Author: Гриф А.Я.  

Tags: телевидение   антенны  

ISBN: 5-5-86955-017-3

Year: 1998

Text
                    )\ 1-Jj~_;-J1-JlJJ
~~j ~J JJ;J 1 J_jJ~l;_~
Jr CJJ:~ l~J~J} J
~JJ .111-J1J~-CJ~~JCJ
1J
_
r t J_;J~JCJ_(!)
-
1~JJ~~)1Jf1;:: 1J1J"J
-1
_J ..!:..)J .г-J_J _г
J
Обращайтесь по адресу :
Москва, ул. Чаянова. 10, стр. 1 (ст. м. с<Белорусская )
Звоните : 251 -9289/0732. 492- 5025/8225 , 495-3155
Для переписки : 123363 Москва , а/я 60
E- mail : belsat@mail .s1tek .ru
http://www.satsys.ru


·111,~·•[;1' ~1 1~ij\~rl ~111:> Обращайтесь по адресу: Москва, ул.Чаянова, 10, стр.1 (ст.м. «Белорусская») Звоните : 251 -9289/0732, 492-5025/8225, 495-3155 Для переписки: 123363 Москва, а/я 60 E-mail: belsat@mail.sitek .ru http:/ / www.satsys .ru
Радиобиблиотека "СИМВОЛ-Р" АНТЕННЫ СПУТНИКОВЫЕ КВ, УКВ, СИ-БИ, ТВ, РВ конструкции каталоги фирм иллюстрированный обзор публикаций Издательство "Символ-Р" Москва, 1998
ББК 32.94.5 А72 А72 Антенны спутниковые, ТВ, РВ, СИ-БИ, КВ, УКВ (конструкции, каталоги фирм, иллюстрированный обзор публикаций) М.: "Символ-Р", ил. ISBN 5-5 -86955-017-3 'Описаны конструкции спутниковых, ТВ, РВ, Си-Би, КВ, УКВ антенн, требования к антенным системам и фидерам, приведены методы расчета, настройки и оптималь­ ного применения, помещены из каталогов ведущих зарубежных фирм технические данные, внешние виды и назначения дециметровых, метровых и всеволновых ТВ антенн, антенн для приема телевизионных программ через ИСЗ, базовых, авто­ мобильных Си-Би антенн, КВ и УКВ антенн для профессиональной и любительской связи. Публикуется иллюстрированный обзор описаний антенн по· книге К. Ротхаммеля и отечетственным и зарубежным журналам. А 24020200000-002 ОСб (ОЗ}-98 без объявления Составитель и редактор А.Я. Гриф Авторы глав: ББК 32.94 .5 1-9; 13 - В.А. Никитин; 1О - Б.Б. Соколов, В.В. Щербаков, 11 - Ю.В. Жомов, 12 - Ю.А. Виноградов. ИЗДАНИЕ ОСУЩЕСГВЛЕНО ПРИ СОДЕЙСТВИИ ФИРМЫ ДМК Тел.: (095) 264-75-36 . Лицензия ЛРН-070936 от 19.04.,1993. Подписано в печать 17.04.98 . Формат 60 х 88 1/16. Печать офсетная, бумага офсетная, п. л. - 20. Тираж 10000 экз. Зак. Редакционно-издательское предприятие "Символ-Р" Генеральный директор А.Я. Гриф 125015 Москва, Б. Новодмитровская ул. 23А. Тел. и факс: (095) 285-18-41. Отпечатано с готовых диапозитивов в ЗАО "Красногорская типография" 143400, Московская обл., r. Красногорск, Коммунальный квартал, 2. ISBN 5-86955-017-3 © Виноградов Ю.А., Жомов Ю.В., Нихитин В.А., Соколов Б.Б., Щербаков В.В. © "Символ-Р'1 , 1998
ОТ ИЗДАТЕЛЯ Это уже четвертая книга "Символ-Р" по антеннам. Антенны, казалось бы, самый простой по конструкции и вместе с тем самый сложный по выполнению и применению элемент любого передающего и приемного эфирного устрой­ ства. Может быть именно поэтому они так разнообразны по своему типу, виду, назначению, габаритам, техническим параметрам, частотным характеристи­ кам, размерам. От многометровых парабол земных станций космической связи до миниатюрных штыревых антенн карманного телефона, от телевизионного "волнового канала" до многоэтажных, многоэлементных остронаправленных УКВ конструкций. А если попытаться перечислить их по назначению: спутниковые, телевизионные, радиовещательные, связных радиостанций, Си­ Би, любительские антенны коротковолновиков и ультракоротковолновиков. Антенны можно также разделить на серийно выпускаемые фирмами-произво­ дителями и индивидуально разрабатываемые и изготавливаемые в единичных экземплярах в КБ или НИИ по заказам связистов. Антенные системы - предмет извечного приложения любительского творчества. Здесь тон задают коротковолновики и ультракоротковолновики, так как принять слабые сигналы дальних DХ-станций, редкий позывной сквозь шум эфира и помех без хорошей, грамотно рассчитанной и настроенной антенны вряд ли удастся. Каждый ни раз убеждался на своем опыте, что без хорошей телевизионной антенны получить четкое, контрастное, насыщенное цветное изображение на экране телевизора просто невозможно. Отсюда неустанный поиск оптималь­ ных решений разного типа телевизионных антенн: "волновой канал", бегущая волна, зигзагообразные, логопериодические, синфазные решетки, а также активные с антенными усилителями. Быстро развивается вместе с расширением технических и географических границ сравнительно молодое направление в массовой телекоммуникации - Гражданская связь в диапазоне 27 МГц - Си-Би. Во многом успеху ее прогресса способствует создание фирмами большой линейки антенн. Удачный творче­ ский поиск в этой отрасли ведут и энтузиасты Си-Би связи, разрабатывая, экспериментируя и каждодневно совершенствуя антенны базовых, портатив­ ных, автомобильных станций. В названии предлагаемой читателю книги включены, пожалуй, все пере­ численные вьппе типы антенн. И это не случайно. Рассказы об их особенностях, технических данных, изготовлении (если это самодельные антенны), о настройке, установке, о рациональном использовании приведены в соответ­ ствующих главах этого справочного, по своему характеру прикладного издания. Одна из особенностей книти заключается в том, что читатель не только может по приведенным описаниям построить, настроить и установить нужную конструкцию, но по помещенным приложениям, составленным по каталогам ведущих фирм, ознакомиться с лучшими образцами промышлен­ ных антенн. Если он остановит свой выбор на одном из изделий, то, пользуясь почтовым адресом, адресом в Интернет или по телефону, факсу, которые он з
найдет в рекламе фирм на обложках книги, желающий может заказать и приобрести нужную антенну. В приложениях впервые публикуются выдержки из каталогов телвизионных и спутнmс:овых антенн фирмы "Беmса", Си-Би антенн фирмы Sirio Апtеппе S.r.l (поставщик: "УМД-проект") и фирм Алан СТЕ Jпternational, КВ и УКВ антенн фирмы "Компас-Р". Для того, чтобы существенно расширить информационные возможности книги, в нее включены объемный иллюстрированный обзор описаний антенн из отечественных и зарубежных публикаций, включая книгу К. Ротхаммеля, а также иллюстрированный аннотированный указатель журнальных статей о конструкциях в журналах "Радио", "Радиолюбитель" и "КВ-журнал". В создании книги принимали участие В. А. Никитин (главы 1-9 и 13); Б. Б. Соколов и В. В. Щербаков (глава 10), Ю. В. Жомов (глава 11), Ю. А. Виноградов (глава 12). Отзывы и пожелания просим направлять в издательство "Символ-Р" по адресу: 125015, Москва, Б. Новодмитровская, 23 А; тел. и факс (095) 285-18-41 . 4
1. АНТЕННЫ НАЗЕМНОГО, СПУТНИКОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ И РАДИОВЕЩАНИЯ 1.1 . СОСТАВ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА Телевидение в нашей стране прошло ряд этапов развития. Первые опъпные телевизионные передачи были осуществлены 29 апреля и 2 мая 1931 г" а с 1 октября этого же года начались регулярные передачи с разложением изображения на 30 строк и 12,5 кадров. С 1937 г. начались передачи сравнительно высококачественного изображения с разложением на 343 строки и 25 кадров. В 1948 г. наша страна впервые в мире освоила телевизионный стандарт с разложением на 625 строк и 50 полей. С 1967 г. начались регулярные передачи цветного телевидения. В настоящее время повсеместно все про­ граммы телевидения передаются в цветном изображении. Наряду с развитием передающей телевизионной сети развивалась и приемная сеть. Если в 1940 году отечественная промышленность выпустила всего 300 телевизионных приемников, в 1950 г. - 11 900, то к концу 1990 г. их выпуск превысил 10 млн" в том числе более 6 млн. цветных. Количество телевизоров у населения к началу 1991 г. превысило 100 млн. Практически каждая семья имеет телевизор, а многие - два и более. Этим объясняется большой интерес к телевизионной технике в самых различных слоях населения. Изображение любых предметов, в принципе, передать можно сразу все, но для этого потребовалось бы огромное количество каналов связи, равное количеству элементов изображения, а для высокого качества размеры этих элементов должны быть достаточно мальr. Поэтому в телевидении исполь­ зуется пр:инц:ип поочередной передачи сигнала, подобный чтению текста: по строкам, слева направо, немного вниз, снова слева направо и так до конца, пока не будет считано все изображение. Такой процесс передачи изображения называется разверткой изображения по времени. Для преобразования изображения в электрический сигнал и осуществления развертки служит передающая телевизионная трубка, входящая в состав передающей камеры. Камера похожа на фотоаппарат и содержит объектив, которым передаваемое изображение проецируется целиком на мишень пере­ дающей трубки. Мишень покрыта светочувствительным веществом в виде мельчайших зерен, заряжаемых под воздействием света. Сильно освещенные зерна заряжаются сильнее, а те, на которые не падает свет, не заряжаются. Для развертки на мишень направляется электронный луч, который отклоняющей системой перемещается по мишени слева направо (по строкам) и сверху вниз (по кадру). Эти направления разверток называются прямьIМ ходом. Кадровая развертка значительно медленнее строчной. Поэтому каждая последующая строка располагается немного ниже предыдущей. После прямо­ го хода строчной развертки следует ее обратный ход. 5
- луч быстро возвращается к левому краю мишени и начинается прямой ход следующей строки. Когда под воздействием прямого хода кадровой развертки будет пройдена последняя нижняя строка, возникнет обратный ход кадровой развертки, луч быстро переместится вверх и начнется развертка следующего кадра. Для получения хорошей разрешающей способности (различимости мелких деталей изображения) за время передачи полного кадра строчная развертка обходит 625 строк. Во избежание мельканий при передаче движущихся изображений смена кадров производится достаточно быстро - 50 раз в секунду. Такая развертка называется прогрессивной, или построч­ ной. Однако прогрессивная развертка по ряду причин оказалась неудобной. Поэтому вместо 50 кадров в секунду передается 50 полей, причем каждое поле содержит вместо 625 строк вдвое меньше - 312,5, а строки в полях расположены через одну. Таким образом, в течение одного nоля передаются лишь нечетные строки - 1, 3, 5 и т. д., а в течение следующего поля - четные - 2, 4, 6 и т. д. Такая развертка называется чересстрочной. Электронный луч, обегая мишень передающей трубки, разряжает накопленные на ней заряды. Ток луча изменяется в соответствии с зарядами в каждой точке миμ~ени, т. е. в соответствии с изображением, которое было на нее спроецировано. В результате на сопротивлении резистора, по которому протекает ток луча, образуется напряжение видеосигнала . Для получения точно такого же изображения на экране телевизора, как на мишени передающей трубки, электронный луч приемной трубки (кинескопа) должен обходить экран в том же порядке, в котором обходил мишень луч передающей трубки. Для этого к сигналу изображения подмешиваются строчные и кадровые синхронизирующие импульсы . Во время обратного хода луча кинескопа по строкам и по кадрам он должен быть погашен. Для этого к сигналу изображения также подмеши­ ваются специальные гасящие импульсы в конце каждой строки и в конце каждого поля . Синхроимпульсы размещаются на гасящих импульсах, как на пьедестале. Таким образом, гашение луча кинескопа начинается еще до начала обратного хода и заканчивается после его завершения. Чтобы генератор строчной развертки телевизора не вышел из синхронизма во время кадрового синхроимпульса, в него вводятся строчные синхроимпуль­ сы в виде врезок. Кроме того, перед кадровым синхроимпульсом и после него вводится по шесть так называемых уравнивающих импульсов. Смесь сигнала изображения и полного синхросигнала образует полный телевизионный сигнал, который подается на модулятор передатчика изображения. При цветном телевидении полный телевизионный сигнал содержит еще сигналы цветности и опознавания цветной передачи. Эти сигналы воспринимаются только цветными телевизорами. Звуковое сопровождение телевизионной передачи ведется при частотной модуляции несущей частоты. Разнос между несущими частотами изобра­ жения и звука в странах СНГ принят равным 6,5 МГц. Для передачи звукового сопровождения используется отдельный передатчик. Передатчики изображения и звукового сопровождения работают на общую широкопо­ лосную антенну - многоэтажную, турникетного типа. Такая антенна в горизонтальной плоскости имеет ненаправленную круговую диаграмму направленности, а в вертикальной создает узкий лепесток диаграммы, 6
прижатый к поверхности земли, что увеличивает поток мощности в этом направлении и препятствует излучению под большими углами к горизонту, которое бесполезно. 1.2 . СТАНДАРТЫ И СИСТЕМЫ ТЕЛЕВИДЕНИЯ Система преобразования изображения и звукового сопровождения телевизионной передачи в электрический сигнал на передающей стороне и обратного преобразования на приемной устанавливается телевизионным стандартом. Разные страны мира используют разные стандарты, сложив­ шиеся исторически, которые различаются числом строк в полном кадре, частотой полей, разносом между несущими частотами сигналов изобра­ жения и звукового сопровождения, видом модуляции несущей сигналом звукового сопровождения и другими параметрами. В большинстве стран мира их стандартами предусмотрено разложение изображения на 625 строк и 50 полей при чересстрочной развертке. В странах же Америки, Японии и некоторых других частота полей составляет 60 Гц, а число строк в полном кадре - 525 . У нас и в странах Восточной Европы разнос между несущими частотами изображения и звукового сопровождения принят равным 6,5 МГц, а в большинстве других стран мира - 5,5 МГц. Кое­ где используется амплитудная модуляция несущей частоты сигналом звука вместо общепринятой частотной модуляции. Имеются и другие различия. Каждому телевизионному стандарту присвоена определенная буква латин­ ского алфавита, которая позволяет определить все его характеристики. Помимо разных телевизионных стандартов существуют три разные системы цветного телевидения - СЕКАМ, ПАЛ и НТСЦ, каждая из которых характеризуется определенным способом формирования сигнала, содер­ жащего информацию о цвете элементов изображения. Различия в стандартах мешают использовать телевизор, рассчитанный на один стандарт, для приема передачи по другому. Такие рассогласования обычно происходят при использовании импортных телевизоров, когда из-за разницы в стандартах оказывается невозможно принять звуковое сопро­ вождение телевизионных передач или при цветной передаче изображение на экране телевизора оказывается черно-белым. В таких случаях неизбежна переделка телевизора, порой достаточно сложная. Поэтому в последние годы многие зарубежные производители стали выпускать телевизоры, оснащенные микропроцессором, который автоматически способен распо­ знать стандарт принятого телевизионного сигнала и систему цветного телевидения, использованную в этом сигнале. Процессор производит необходимые переключения в схеме телевизора, которые обеспечивают нормальный прием изображения и звука, освобождая владельцев такого телевизора от забот. Для многопрограммного телевизионного вещания сигналы одной программы отличаются от сигналов другой, чтобы на прие1 шой стороне можно было бы выбрать нужную программу. Это обеспечивается, как и в радиовещании, тем, что разные программы передаются на разных частотах. Для телевидения выделены три диапазона частот в области метровых волн и два диапазона в области дециметровых. Для каждой программы выделяется один канал шириной 8 МГц, а каждому каналу присваивается постоянный 7
порядковый номер . Первый и второй частотные каналы относятся к диапазону 1, с третьего по пятый - к диапазону 11, с шестого по двенадцатый - к диапазону 111, с 21-ro по 39-й - к диапазону IV, а с 40-ro по 80-й - к диапазону V. В табл. 1.1 и 1.2 приведены основные параметры телевизион­ ных частотных каналов в области метровых и дециметровых волн: f и - несущая частота канала изображения; f 3 - несущая частота канала звука; !с - средняя несущая частота; Аи - длина волны канала изображения; А3 - длина волны канала звука; Ас - средняя длина волны . При изготовлении телевизионной антенны нужно знать номер частотного канала, по которому идет передача, но не путать его с номером программы. Табшща 1.1 Оаюввwе параметры 11аСТОТ11Wх каналов метровых волн Номер .:ана.ла J••МГц f3, МГц fc,МГц ;.., мм lэ, мм Ас' мм 1 49,75 56,25 52,900 6030 5333 5671 2 59,25 65,75 62,415 5063 4563 4807 3 77,25 83,75 80,434 3883 3582 3730 4 85,25 91,75 88,440 3519 3270 3392 5 93 ,25 99,75 96 ,445 3217 3008 3111 6 175,25 181,75 178,470 1712 1651 1681 7 183,25 189,75 186,472 1637 1581 1609 8 191,25 197,75 194,473 1569 1517 1543 9 199,25 205 ,75 202,474 1506 1458 1482 10 207,25 213,75 210,475 1448 1404 1425 11 215,25 221,75 218,476 1394 1353 1373 12 223,25 229,75 226,477 1344 1306 1325 Таблаца 1.2 Освоввые параметры кuалов деЦD1етровых воJJИ Номер .:ана.ла J., МГц fэ,МГц J,,МГц А..,мм А.,, мм Ас:. мм 21 471,25 477,75 474,489 637 628 632 22 479,25 485,75 482,489 626 618 622 23 487,25 493,75 490,489 616 608 612 24 495,25 501 ,75 498,489 606 598 602 25 503,25 509,75 506,490 596 589 592 26 511,25 517,75 514,490 587 579 583 27 519,25 525,75 522,490 578 571 574 28 527 ,25 533,75 530 ,490 569 562 566 29 535,25 541,75 538,490 560 554 557 30 543,25 549,75 546,490 552 546 549 31 551,25 557,75 554,490 544 538 541 32 559,25 565,75 562,491 536 530 533 33 567,25 573,75 570,491 529 523 526 34 575,25 581,75 578,491 522 516 519 35 583,25 589,75 586,491 514 509 512 36 591,25 597 ,75 594,491 507 502 505 8
Окончание табл. 1.2 Номер канала fи, МГц J" МГц fc, МГц )., ., мм ,t,, мм А..,, мм 37 599,25 605,75 602,491 501 495 498 38 607,25 613,75 610,491 494 489 491 39 615,25 621,75 618,491 488 482 485 40 623,25 629,75 626,492 481 476 479 41 631,25 637,75 634,492 475 470 473 42 639,25 645,75 642,492 469 465 467 43 647,25 653,75 650,492 464 459 461 44 655,25 661,75 658,492 458 453 456 45 663,25 669,75 666,492 452 448 450 46 671,25 677,75 674,492 447 443 445 47 679,25 685,75 682,492 442 438 440 48 687,25 693,75 690,492 437 432 435 49 695,25 701,75 698,492 432 428 430 50 703,25 709,75 706,493 427 423 425 51 711,75 717,75 714,493 422 418 420 52 719,25 725,75 722,493 417 413 415 53 727,25 733,75 730,493 412 409 411 54 735,25 741,75 738,493 408 404 406 55 743,25 749,75 746,493 404 400 402 56 751,75 7.57,75 754,493 399 396 398 57 759,25 765,75 762,493 395 392 393 58 767,25 773,75 770,493 391 388 389 59 775,25 781,75 778,493 387 384 385 60 783,25 789,75 786,493 383 380 381 61 791,25 797,75 794,493 379,l 376,1 377,6 62 799,25 805,75 802,493 375,4 372,3 373,8 63 807,25 813,75 810,493 371,6 368,7 370,1 64 815,25 821,75 818,494 368,0 365,l 366,6 65 823,25 829,75 826,494 364,4 361,6 363,О 66 831,25 837,75 834,494 360,9 358,1 359,5 67 839,25 845,75 842,494 357,5 354,7 356,1 68 847,25 853,75 850,494 354,1 351,4 352,8 69 855,25 861,75 858,494 350,8 348,1 349,4 70 863,25 869,75 866,494 347,5 344,9 346,2 71 871,25 877,75 874,494 344,3 341,8 343,1 72 879,25 885,75 882,494 341,2 338,7 339,9 73 887,25 893,75 890,494 338,1 335,7 336,9 74 895,25 901,75 898,494 335,1 332,7 333,9 75 903,25 909,75 906,494 332,1 329,8 330,9 76 911,25 917,75 914,494 329,2 326,9 328,1 77 919,25 925,75 922,494 326,4 324,1 325,2 78 927,25 933,75 930,494 323,6 32!,3 322,4 79 935,25 941,75 938,494 320,8 318,6 319,7 80 943,25 949,75 946,494 318,0 315,9 317,О 9
1.3. ОСОБЕННОСТИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ РАДИОВОЛН И ЗОНА УВЕРЕННОГО ПРИЕМА Уверенным приемом называют такие условия приема передач, когда независимо от погоды, состояния солнечной активности, времени суток и года, температуры и влажности воздуха, а также других факторов обес­ печивается прием программ заранее выбранного телевизионного передатчmса. Официальна.я зона уверенного приема определяется расстоянием прямой видимости передающей антенны до точки установки приемной антенны . При этом исходят из того, что ультракороткие волны (УКВ), на которых ведутся телевизионные передачи, распространяются прямолинейно, подобно свету, не огибают земную поверхность и не отражаются ионосферой в противоп~лож­ ность волнам коротковолнового диапазона. В связи с тем, что поверхность Земли шарообразна с радиусом сферы около 6370 км, можно вывести следующую формулу для определения максимальной дальности, соответ­ ствующей прямой видимости: D = 3,57(VR+v'Ь), где D - максимальная дальность прямой видимости, км; Н - высота передающей антенны, м; h - высота приемной антенны, м. Формула не учитывает фактического рельефа местности и предполагает, что антенны установлены на идеально ровной сферической поверхности Земли. Кроме того, при распространении радиоволн УКВ диапазона все-таки имеют место и дифракция, и рефракция радиоволн. Дифракцией радиоволн называют явления, возникающие при встрече радиоволн с препятствиями, когда они огибают препятствие и проникают в область тени, отклоняясь от прямоли­ нейного пути. Когда передающая и приемная антенны разделены выпуклостью земного шара, дифракция радиоволн является одной из причин приема сигналов за пределами прямой видимости. Эффект дифракционного прони­ кновения радиоволны в область тени зависит от соотношения между размером препятствия и длиной волны и выражен тем сильнее, чем больше длина волны. Поэтому в диапазоне УКВ, где длина волны сравнительно мала, эффект дифракции не так велик, как в диапазоне длинных или средних волн, но все­ таки имеет место. Распространению радиоволн за пределы прямой видимости также способ­ ствует явление, называемое нормальной тропосферной рефракцией (прело­ млением). Показатель преломления зависит от давления и температуры воздуха, которые убывают с высотой. Это приводит к увеличению максималь­ ной дальности возможного уверенного приема телевизионных передач по сравнению с максимальной дальностью, ограниченной условиями прямой видимости . Помимо явлений дифракции и нормальной рефракции дальнему распространению радиоволн способствует их рассеяние различными наземными металлическими предметами в виде железобетонных масс зданий, мостов, мачт, а также неоднородностями в верхних слоях атмосферы. В результате рассеяния возникают вторичные излучения сигнала, которые, конечно, значительно слабее по мощности основного. Однако при наличии 10
высокоэффективной антенны и достаточно чувствительного телевизионного приемника можно считать реальным достижение уверенного приема телевизионных передач благодаря упомянутым выше явлениям на значите­ льно больших расстояниях, чем дает формула дальности прямой видимости. Практика подтверждает такой вывод. Действительно, подставив в формулу высоты передающей 525 м (высота Останкинской телебашни) и приемной 30 м антенн, получим дальность, равную 101 км, хотя известно, что в действительности передачи телецентра в Останкине хорошо видны на значительно больших расстояниях. Область, в пределах которой оказывается возможным уверенный прием телевидения, можно поэтому разбить на две зонЬI: прямой видимости и полутени. В зоне прямой видимости напряженность электромагнитного поля сигнала достаточно велика, и прием возможен с помощью обычных антенн. Расширить зону прямой видимости данного телевизионного передатчика в целях использования сравнительно простой антенны можно лишь увеличением высоты ее установки. Однако в связи с тем, что высота приемной антенны обычно значительно меньше высоты передающей, расширение зоны прямой видимости таким способом оказывается незначи­ тельным. Так, в приведенном выше примере увеличение высоты приемной антенны с 30 до 60 м дает расширение зоны прямой видимости с 101 лишь до 109 км. В зоне полутени напряженность поля сигнала значительно ниже, чем в зоне прямой видимости, так как в зону полутени проникает лишь небольшая часть энергии сигнала, излученного передающей антенной. Это вынуждает использование в зоне полутени для уверенного приема высо­ коэффективных антенн, которые отличаются от сравнительно простых большими размерами и значительно более сложной конструкцией. Как уже было отмечено, с уменьшением длины волны явления дифракции ослабевают. При этом увеличивается затухание сигнала в атмосфере за счет поглощения энергии различными посторонними частица­ ми (пыль, снег, дождь, туман) и молекулами воздуха. Поэтому протяжен­ ность зоны полутени зависит от длины волны, т. е. от номера частотного канала. При достаточно большой мощности телевизионного передатчика, когда ведется прием передач программного телецентра, зона полутени ограничена расстоянием 200".220 км от передатчика, работающего на 1-2-м каналах, 160".180 км от передатчика, работающего на 3-5-м каналах, 120".150 км от передатчика, работающего на 6-12-м каналах. Зоны полутени для диапазона дециметровых волн практически не существует. Кроме того, наблюдается повышенное затухание сигнала в атмосфере для этого диапазона. Вот почему можно считать, что зона уверенного приема дециметрового телевизионного передатчика ограничивается расстоянием прямой видимости, уменьшенным примерно в 1,2 раза. Следует заметить, что указанные границы зоны полутени и границы зоны прямой видимости не являются резкими, а в значительной степени размыты. Кроме того, они очень приближенны, так как совершенно не учитывают фактического рельефа местности. При наличии на трассе высоких холмов и горных преград максимальные расстояния уверенного приема могут оказаться значительно меньшими, а уверенный прием даже при небольших расстояниях от передатчика может оказаться совершенно невозможным. За границей зоны полутени напряженность поля практически 11
равна нулю, и устойчивый прием неосуществим даже при наличии высокоэффективных антенн. 1.4. ПРИЕМ СИГНАЛОВ ТЕЛЕВИДЕНИЯ Когда прием телевизионных программ происходит в крупном населен­ ном пункте, оснащенном телецентром или ретранслятором, вопрос о выборе источника сигнала обычно не стоит. В условиях же сельской местности, дачного поселка, садового участка или на ферме всегда приходится решать вопрос о том, сигналы какого телецентра или ретранслятора целесообразнее всего принимать. Такой выбор необходим в тех случаях, когда телевизор расположен вдали от телецентров и ретрансляторов и несколько из них передают одну и ту же программу на разных каналах. Требуется выбрать тот, который обеспечит наиболее устойчивый прием. При этом нужно учитывать расстояние до передатчика по прямой, рельеф местности между передатчиком и пунктом приема, мощность передатчика и номер канала, на котором он работает. Если мощность передатчика не известна, можно ориентироваться на установленную для данного передатчика протяженность зоны уверенного приема. При необходимости мощности передатчиков или зоны их уверен­ ного приема, а также номера частотных каналов, по которым ведутся передачи ближайшими передатчиками, и программы, которые они транс­ лируют, можно узнать в областном комитете по телевидению и радио­ вещанию . Не всегда следует останавливаться на ближайшем передатчике : иногда его мощность значительно меньше, чем более удаленного. В других случаях уровень сигнала удаленного передатчика в точке приема может оказаться выше из-за того, что он имеет более высокую антенну, расположен выше над уровнем моря или между ближайшим передатчиком и пунктом приема имеются естественные преграды в виде возвышенностей, гор или холмов. Конечно, оценка по анализу этих факторов может быть очень прибли­ женной. Поэтому лучше ознакомиться с работой телевизоров, установлен­ ных поблизости. Если у них качество изображения плохое, но используются , простые антенны, есть основания полагать, что установка более эффектив­ ной антенны позволит улучшить прием. От выбора типа антенны и тщательности ее выполнения зависит уровень сигнала на входе телевизора, определяющий контрастность изображения и его :качество, вQзможность получения цветного изображения. Для приема одной программы необходима узкополосная антенна, рассчитанная на прием определенного канала, на котором работает передатчик. Такие антенны обладают наибольшей эффективностью по сравнению с широко­ полосными антеннами, предназначенными для приема нескольких проrрамм по разным каналам. Если выбранный телецентр или ретранслятор передает несколько программ, в зоне прямой видимости можно установить широко­ полосную антенну. Однако в зоне полутени придется установить в этом случае раздельные антенны для каждой программы . При необходимости принимать несколько программ с разных направлений, безусловно, тре- 12
буются раздельные антенны, каждая из которых должна быть узкополосной и рассчитана на прием того частотного канала, на котором работает соответствующий передатчик. Это связано с тем, что переориентировать антенну каждый раз при переходе с приема одной программы на другую крайне неудобно. Трудность использования раздельных антенн для каждой программы состоит в необходимости вести от каждой антенны отдельный фидер, что затрудняет переход с одной антенны на другую, связанный с необходимостью переключения штекеров к антенному гнезду телевизора. Однако эта трудность легко преодолевается, если использовать раздели­ тельный фильтр, который позволяет подключить к одному общему фидеру две раздельные антенны. Если же число установленных антенн больше двух, дополнительная коммутация может быть осуществлена контактами элект­ ромагнитного реле, управление которым производится дистанционно. Описания и схемы таких устройств для подключения нескольких раздель­ ных антенн к общему фидеру рассмотрены в разделе 8.2. На прием телевизионного сигнала очень большое влияние оказывает правильное очень тщательное ориентирование приемной антенны. Она должна быть направлена на передатчик таким образом, чтобы изображение на экране телевизора имело наибольшую четкость по горизонтали, отсутствовали повторные изображения слева и справа от основного, на границах между черным и белым не было серых хвостов, которые называются "тянучками", или окантовок, которые называются "пласти­ кой". Поэтому ориентирование антенны лучше всего выполнять при приеме телевизором телевизионной испытательной таблицы, которая объективно отражает качество изображения. Это необходимо из-за того, что таблица представляет собой неподвижное изображение, на котором лучше видны дефекты картинки, и содержит специальные элементы для количественной оценки четкости изображения по горизонтали и по вертикали, наличия или отсутствия тянучки или пластики. При приеме же сюжетных изображений, а тем более движущихся, сделать это невозможно. К тому же заранее не известно, какого качества изображение передается в данный момент. 1.5. ПРИЕМ СИГНАЛОВ РАДИОВЕЩАНИЯ Структура радиовещательного сигнала значительно отличается от структуры сигнала телевидения главным образом шириной частотного спектра. В состав полного телевизионного сигнала помимо собственно сигнала изображения входят гасящие импульсы строк и полей, синхронизи­ рующие импульсы строчной и кадровой разверток, врезки и уравнивающие импульсы. Сигнал изображения также не является гладким, непрерывным: для передачи мелких элементов изображения, соответствующих четкости в 500 элементов вдоль строки, сигнал должен содержать импульсы длитель­ ностью 0,2 мкс. Для этого требуется передавать широкий спектр частот, превышающий 6,5 МГц. Именно по этой причине телевидение передается в диапазоне УКВ: ведь суммарная ширина частотного диапазона длинных и средних волн составляет всего 1,5 МГц, а диапазона коротких волн с 25 до 75 м- 8 МГц. Весь диапазон коротких волн пришлось бы отдать лишь одной 13
телевизионной программе, прекратив работу коротковолновых радиостан­ ций всего мира, которых насчитываются многие сотни. В связи с тем, что цель радиовещания состоит в передаче звуковой информации, ширина частотного спектра радиовещательной станции сравнительно невелика. Так как высшая частота звука, воспринимаемого органами слуха человека , не превышает 16 кГц, для передачи звуковых сигналов при амплитудной модуляции достаточно передавать спектр шириной 32 кГц. В действительности же радиовещательные станции с амплитудной модуляцией передают более узкий спектр частот, не превы­ шающий 14 кГц. Это связано с тем, что и при таком узком спектре достигается вполне удовлетворительное качество звука, но вдвое увеличи­ вается количество радиостанций, которые можно разместить в выделенных для радиовещания диапазонах частот длинных волн (ДВ), средних волн (СВ) и коротких волн (КВ). Значительно большие возможности для высококачественного радио­ вещания представляются при использовании диапазона УКВ, где практи­ чески можно разместить неограниченное количество радиостанций благо4 даря большой ширине этого диапазона и ограниченному радиусу действия каждой из них. В диапазоне УКВ каждой радиостанции допустимо выделить достаточно широкую полосу частот, что позволяет использовать вместо амплитудной частотную модуляцию сигнала (ЧМ), которая устраняет влияние атмосферных и индустриальных помех, имеющих амплитудный характер. Международными соглашениями для радиовещания выделены диапазо­ ны частот в пределах от 150 до 405 кГц (ДВ), от 525 до 1605 кГц (СВ), а также участки в диапазоне КВ, носящие название поддиапазонов : 3950 ...4000 кГц - 75 м, 5950" .6200 кГц - 49 м, 7160".7300 кГц - 41 м, 9500".9775 кГц - 31 м, 11700".11975 кГц-25 м, 15100" .15450 кГц - 19 м, 17700 ... 17900 кГц - 16 м, 21450."21750 кГц - 13 м, 25600." 26100 кГц - 11 м. В диапазоне УКВ в странах бывшего СССР и большинстве стран Восточной Европы радиовещание ведется в участке частот от 65,8 до 73,0 МГц, а в других странах мира в пределах от 88 до 108 МГц (этот участок у нас занят телевидением 4-ro и 5-го каналов) . Радиовещание в диапазоне ДВ характеризуется тем, что при достаточной мощности радиостанции прием сигнала оказывается возможным на очень больших расстояниях порядка 2000 км. Это объясняется с одной стороны наличием так называемой "земной волны" , когда радиоволны огибают земную поверхность , и с другой - значительной рефракцией от нижних ионизированных слоев атмосферы . При большой протяженности террито­ рии России это свойство диапазона ДВ особенно важно. К недостаткам этого диапазона относятся его относительная узость, которая препятствует 14
увеличению количества радиостанций, и высокий уровень индустриальных помех. Радиовещательные станции диапазона СВ обеспечивают прием на расстояниях порядка 1000 км, но особенности этого диапазона состоят в различном уровне рефракции в течение светлого и темного времени суток. Днем рефракция ослабевает и дальность приема уменьшается, в ночное же время напряженность поля даже при большом удалении от передатчика значительно'. возрастает. Радиовещание в диапазоне СВ чрезвычайно популярно во всем мире, по своей ширине он позволяет разместить в 4 раза больше радиостанций, чем диапазон ДВ. В нем работают как радиостанции мощностью в десятки ватт, так и в сотни киловатт. Приверженность радиослушателей к диапазону СВ привела даже к тому, что промышленность многих стран выпускает радиовещательные приемни­ ки, рассчитанные на прием либо только одного средневолнового диапазона, либо двух: СВ и УКВ (конечно, помимо более дорогих всеволновых приемников). В диапазоне КВ земная волна сильно поглощается поверхностью Земли. Поэтому прием за счет земной волны ограничивается небольшим расстоя­ нием порядка 100 км. Но волны этого диапазона интенсивно отражаются ионосферой. За счет многократных отражений от ионосферы и от Земли радиоволны диапазона КВ способны многократно огибать земной шар, причем в процессе отражений волны этого диапазона испытывают небольшое поглощение. Это позволяет использовать короткие волны для связи на сколь угодно больших расстояниях. Интересна история радио­ вещания в диапазоне КВ. На заре развития радиосвязи профессиональные радиостанции работали только на длинных и средних волнах, а диапазон КВ считался для радиосвязи непригодным. Мощность передатчиков в то время была невелика, да и чувствительность приемников - плохая. Поэтому дальность распространения земной волны составляла несколько десятков километров. О возможности использования отражений от ионосферы тогда специалисты не подозревали. Этому способствовало наличие зоны молча­ ния, которой называют образующуюся вокруг работающего коротковолно­ вого передатчика кольцевую область, где прием сигнала отсутствует. Внутренний радиус зоны молчания определяется затуханием земной волны, а внешний зависит от условий полного внутреннего отражения радиолуча в слое ионосферы. Ведь отражаются только радиоволны, излученные под углами к поверхности Земли, меньшими некоторого критического угла. Чем меньше этот угол, тем больше внешний радиус зоны молчания. По указанной причине диапазон КВ был отдан радио­ любителям, которые в 1922 году открыли свойство коротких волн распространяться на большие расстояния благодаря преломлению в слоях атмосферы и отражению от них. Только после этого в диапазон КВ ринулась лавина связных и радиовещательных станций, заполнив его почти целиком. Радиолюбителям же отвели лишь несколько узеньких участков, в пределах которых они могут вести между собой радиосвязь, использу.я несложные приемники и передатчики ничтожной мощности для связи с любой точкой земного шара. 15
Наличие зоны молчания является одним из недостатков диапазона КВ . Если внутренний радиус зоны молчания зависит только от мощности передатчика, рельефа местности и состояния почвы - поэтому для каждой радиостанции он почти стабилен - то внешний радиус сильно зависит от солнечной активности, времени года и времени суток:, а также и от частоты сигнала. С наступлением темноты внешний радиус возрастает. Вместе с тем, при этом из-за уменьшения количества отражений напряженность поля в точке приема, если она находится вне зоны молчания, увеличивается. Внешний радиус зоны молчания также увеличивается при увеличении частоты сигнала. Другим недостатком коротковолнового диапазона являются глубокие замирания сигнала, которые связаны с нестабильностя­ ми электронной :концентрации в ионизированных слоях атмосферы. В условиях профессионального приема на магистральных линиях связи с замираниями борются методом сдвоенного приема, который состоит в том, что используются две разнесенные в пространстве антенны, каждая из которых работает на отдельный приемник, а после детектирования их сигналы складываются. Для радиослушателя использование двух антенн, разнесенных на необходимое расстояние, недоступно . Поэтому единствен­ ный способ борьбы с замираниями состоит в применении радиоприемника, имеющего большой запас усиления и эффективную систему автоматической регулировки усиления (АРУ). 1.6. РЕТРАНСЛЯЦИЯ ТЕЛЕВИЗИОШIЪIХ ПРОГРАММ ЧЕРЕЗ ИСЗ Рассмотрим кратко некоторые вопросы, связанные со спутниковым телевизионным вещанием - передачей телевизионных программ от пере­ дающих наземных станций к телевизионным приемникам через активный космический ретранслятор, размещенный на искусственном спутнике Земли (ИСЗ). Основной принцип создания спутникового вещания состоит в использова­ нии промежуточного активного ретранслятора, установленного на ИСЗ, который движется на высокой орбите длительное время без затрат энергии на это движение. Первые опыты по дальней ретрансляции телевизионных передач с помощью активных ретрансляторов, расположенных на больших высотах над поверхностью Земли, были осуществлены в СССР в 1957 году. Еще в начале 1937 года П.В . Шмаковым было технически обосновано предложение установки таких ретрансляторов на самолетах, однако в то время это предложение не было актуальным. В 1957 году после выполнения большой научно-экспериментальной работы была осуществлена такая ретран­ сляция телевизионных передач с VI Всемирного фестиваля молодежи и студентов из Москвы в Смоленск, Киев и Минск. Для ретрансляции использовались самолеты типа ЛИ-2 с высотой полета около 4000 м. В дальнейшем, в связи с большими успехами в освоении космического пространства, появилась возможность установки активных ретрансляторов на ИСЗ. Для спутниковой ретрансляции телевизионных передач в основном используют два вида спутников : спутники, обращающиеся на вьпянутых эллиптических орбитах, и спутники, размещенные на геостационарной орбите. 16
Использование ИСЗ для телевизионного вещания в СССР началось с запуска первого спутника связи "Молния" 23 апреля 1965 года. Впоследствии было запущено еще несколько ИСЗ типа "Молния". Эти спутники обращаются на вьпянутых эллиптических орбитах с высотой перигея (минимальная высота над поверхностью Земли) 500 км и апогея (максимальная высота) 40 тыс. км. Плоскость орбиты этих спутников наклонена относительно плоскости земного экватора на 63,4°. Период обращения спутников "Молния" составляет 12 часов. Таким образом, в течение суток спутник делает два оборота вокруг Земли. Согласно второму закону Кеплера на большой высоте, в области апогея, спутник движется медленно. а размещен он на орбите так, что в это время пролетает над северным полушарием Земли. На малой высоте, в области перигея, когда ИСЗ находится над южным полушарием, его скорость значительно больше. Обслуживание всей территории СССР одним ИСЗ этого типа было возможно в течение 8 часов в сутки. Поэтому' использование трех ИСЗ позволяло обеспечить круглосуточную ретрансляпию. Бортовой пере­ датчик ретранслятора, установленного на ИСЗ "Молния", работает на частоте 3875 МГц с выходной мощностью 40 Вт при частотной модуляпии сигналами изображения несущей частоты. Питание аппаратуры осуществляется от солнечных батарей. Ретрансляция телевидения с использованием ИСЗ "Мол­ ния" производится по системе "Орбита". Кроме телевидения эта система обеспечивает ретрансляцию звукового радиовещания и изображения газетных полос. Земные приемные станции этой системы - сложные и дорогостоящие сооружения, состоящие из здания с параболической антенной диаметром 12 метров. В связи с непрерывным движением спутника относительно земной станции, антенна станции должна постоянно поворачиваться, обеспечивая ориентирование на спутник. Для этого антенна установлена на полнопово­ ротном опорном устройстве и снабжена устройством ручного и программного наведения с комплексом автоматического наведения по максимуму принятого сигнала. Приемные устройства земных станций для улучшения чувствительно­ сти содержат малошумящие охлаждаемые параметрические усилители, блоки преобразования частотной модуляпии в амплитудную, блоки регенерации синхросигнала, системы подавления помех и искажений. Наконец, все блоки устройства обеспечены двойным резервированием с системами автоматиче­ ского контроля и переключения на резерв. Выходные сигнальr телевизионной программы с земной станции "Орбита" подаются к местному телевизионному передатчику, который осуществляет трансляцию принятой программы для ее приема бьповыми телевизионными приемниками обычного типа с помощью обычных индивидуальных или коллективных антенн. Использование сложных и дорогостоящих земных станций "Орбита" было целесообразно лишь для доставки телевизионных программ в крупные населенные пункты. Для ретрансляпии телевидения в населенные пункты с численностью населения в несколько тысяч человек необходимы более простые и дешевые земные станции. Это требует повышенной мощности передатчика спутникового ретранслятора, что позволит упростить приемное устройство земной станции, а также использовать ИСЗ, расположенный на геостационар­ ной орбите, что исключит необходимость непрерывного наведения приемной антенны на спутник. 17
Еще в 1945 году английский инженер Артур Кларк, известный впоследствии как писатель-фантаст, предложил использовать для сnутнихов связи геоста­ ционарную орбиту с периодом обращения 24 часа, которая имеет форму окружности, лежащей в плоскости земного экватора с высотой над поверхно­ стью Земли 35875 км. Если направление обращения спутника совпадает с направлением суточного вращения Земли , для земного наблюдателя такой спутник кажется стоящим неподвижно в определенной точке небесной полусферы. Тогда отпадает необходимость в сложной системе постоянного наведения антенны земной станции на спутник и системы автоматического сопровождения. Благодаря неизменному расстоянию до спутника стабилизи­ руется уровень входного сигнала и устраняется изменение его частоты за счет эффекта Доплера. Связь может осуществляться круглосуточно и без пере­ рывов, необходимых для перехода с одного ИСЗ на другой. Наконец, облегчается энергоснабжение аппаратуры, так как спутник почти постоянно освещается Солнцем. К недостаткам геостационарной орбиты относятся плохое обслуживание приполярных областей Земли и необходимость распо­ ложения космодрома на экваторе, иначе для выведения спутника на такую орбиту требуется значительное увеличение мощности ракеты-носителя. Тем не менее эти недостатки окупаются простотой и дешевизной большого числа земных станций. Но самое главное - это возможность осуществления непосредственного приема телевизионных передач телезрителями с геостацио­ нарного спутника без промежуточного наземного ретранслятора. Ни одна из космических держав не располагает для размещения космо­ дрома экваториальными территориями на Земле. Поэтому в 1995 году по давно высказанной С.П.Королевым идее был разработан международный проект с участием России "Se Launch" ("Морской старт") для строительства пусковой ракетной установки, размещенной на морской платформе в Тихом океане на экваторе. Запуск ракеты с экваториального космодрома позволяет в полной мере использовать для ее разгона центробежную силу вращения Земли и не требует дополнительного топлива для ее перевода с наклонной орбиты на экваториальную. Строительство этой установки завершается и первый запуск с нее сnутниха состоится в октябре 1998 года. К 1985 году Международным комитетом регистрации частот было зарегистрировано 128 систем связи через геостационарные спутники, а к настоящему времени на геостационарной орбите расположено уже несколько сот ИСЗ . В СССР впервые на геостационарную орбиту (26 октября 1976 года) был запущен ИСЗ "Экран" с координатой 99 восточной долготы (вд) , и передатчиками, работающими на частотах 714 и 754 МГц дециметрового диапазона мощностью 200 Вт. Это позволило создать систему спутниковой телевизионной ретрансляции "Экран-М", в которой с помощью сравнительно простых наземных установок принятый сигнал подавался к местным теле­ центрам и ими транслировался на метровых диапазонах телезрителям. Имелась также возможность непосредственного коллективного или индиви­ дуального приема сигнала с ИСЗ путем использования серийно выпускавшихся промьппленностью специальных приемных устройств - станций спутникового телевидения "Экран-КР-1" и "Экран-КР-1011 с выходной мощностью соответ­ ственно 1 и 1О Вт для коллективного приема и абонентского приемника "Экран" для индивидуального приема, который моr подключаться к обычному бытовому телевизору черно-белого или цветного изображения. 18
Затем в системе спутниковой связи "Москва" были использованы пять ИСЗ "Горизонт", размещенных на геостационарной орбите с координатами 14 западной долготы (зд), 53, 80, 90 и 140 вд, которые обеспечили ретрансляцию программ Центрального телевидения в различные регионы страны и государ­ ства Европы, Азии, Африки и Америки с временным сдвигом от двух до восьми часов. Частота передатчиков этих ретрансляторов - 3675 МГц, а выходная мощность 40 Вт. 1.7 . НЕПОСРЕДСТВЕННЫЙ ПРИЕМ СО СПУТНИКА Для непосредственного приема населением телевизионных программ, транслируемым через ИСЗ, необходимо, чтобы излучаемый спутниковым ретранслятором сигнал полностью соответствовал параметрам сигнала, на который рассчитаны бытовые телевизионные приемники, т. е. диапазонам волн, способу модуляции сигналов изображения и звука, структуре гасящих и синхронизирующих импульсов и другим параметрам. Однако в метровом и дециметровом диапазонах, на которые рассчитаны бытовые телевизоры, осуществить многопрограммные передачи со спутников оказывается невоз­ можно, так как для этого спутник должен быть оснащен антеннами слишком больших размеров, а мощность источников питания бортового ретранслятора должна значительно превышать достижимую. Поэтому понятие непосред­ ственного приема телевидения (НТВ) в настоящее время принято условно, а бытовой телевизор помимо установки специальной антенны должен быть оснащен дополнительным приемным и преобразующим устройством приня­ того сигнала. Исходя из такого, принятого в настоящее время, понятия НТВ к нему можно отнести системы "Экран-М" и "Москва". Однако система "Экран-М" является однопрограммной и в дециметровом диапазоне уже нет свободных каналов, которые широко используются в мире для наземного телевизионного вещания. Увеличение числа транслируемых программ системой "Москва" также невозможно, так как весь частотный диапазон 3,6 .. .4,2 ГГц, в котором работают спутники "Горизонт", занят спутниковыми системами телевидения и служебной связи других государств. По этим причинам для НТВ выбран диапазон частот 10,7 .. .12,75 ГГц со средней длиной волны 2,5 см. Ширина этого диапазона составляет 2050 МГц и в нем может свободно разместиться очень большое число телевизионных каналов. Преимущество этого диапазона также состоит в том, что благодаря достаточно малой длине волны приемные земные антенны при сравнительно малых габаритах обладают большим коэффициентом усиления. В табл. 1.3 показана зависимость коэффициента усиления параболической антенны, выраженного в децибелах (Кдб) и коэф­ фициента усиления той же антенны (К) по напряжению от диаметра параболоида (D). Таблица 1.3 Зависимость коэффициента усиления антенны от ди~метра D,м 0,6 0,75 1,0 1,5 2,0 2.5 Кпб 35,3 37,3 39,8 43,3 45,8 47,7 к 58,4 73,0 97,3 146,0 194,7 243,3 19
В настоящее время разными странами мира уже используется очень большое число геостационарных спутников с телевизионными ретранслятора­ ми этого диапазона, которые предназначены для НТВ. Они сведены в табл. 1.4, которая составлена по материалам, опубликованным в журнале "Радиоt• Наиболее известны ИСЗ "Астра", расположенный под 19 вд и "Hot Bird" (Жар-Птица) - 13 вд, которые транслируют большое число телевизионных программ с разной тематикой и на самых разных европейских и азиатских языках. Сюда относятся спортивные, развлекательные, семейные и информа­ ционные передачи, передачи для женщин и детей, видеоклипы и художествен­ ные фильмы. На некоторых каналах звуковое сопровождение является стереофоническим. Сигнал излучается с линейной поляризацией - горизонталь­ ной или вертикальной для развязки между соседними каналами. В таблице указаны названия спутников по международному реестру и их позиции на орбите (з. д. - западная долгота, в. д. - восточная долгота), наименование каналов, частота несущей, поляризация излучения (Г - горизон­ тальная, В - вертикальная, Л - левая круговая, П - правая круговая), система передачи видеосигнала, частота поднесущей звука в МГц с указанием: М - моно, С - стерео; основной язык звукового сопровождения. Таблвца 1.4 Позиции спуrвиков на геостационарной орбите и кав8JIЬI вещаиu Cnyrmn:, ПОЗИЦИll Канал Часrота, Попри- Видео Звук Яэьа rrц зацJU вещаmu ТЕLЕСОМ 28 Мб 12,522 в SECAM MS8 Фр s•эд France 2 12,S64 в SECAM М5,8 Фр La Cinawernc / ART 12606 в SECAM MS,8 Фn ТFI 12,б90 в SECAM MS,8 Фр INТELSAТ 707 lsrael ТVб 10,970 в PAL Мб,б Иврит 1° ЭД fsrael ТV3 11 013 в PAL М6,б Иврит ТV Norge 11,Оlб r PAL Мб,б Норв lпael ТVI 11,13б в PAL Мб,б Иврит lsrael ТV2 11,174 в PAL Мб,б Иврит NRK 1 11,17б r D2-MAC ЦиФn Норв Super Sport Nordн: 11,543 в D2-MAC Циd111 DRl/DR2 11,S92 г MPEG-2 ПисЬо DR2 11,667 в D2-MAC Uиd!o ТЕLЕХs•вд ТV-S Fecman 12,47S л PAL Мб,S С 7 02/7,20 Шв SIRJUS 5,2в д V1asat Promo 11,785 п PAL С 7,'Л/7,20 ТV4SW 11,938 п PAL Мб S С 7,02/7,20 Шв EUТELSAТ JJ-F4 Antenna 1 l l,13S в MPEG-1,S Рум 7ад. RIK 1 11,146 г PAL Мб,б ГDСЧ RТS Sat/Ptnk ТV 11,181 r PAL Мб,б CetJ(5 EUТELSAT Il-F2 УТУ 10,972 в PAL Мб,б С 7,02/7 20 Словап. IОвд. a-tv 10,987 r PAL Мб,б Тур Satc:l 2 11,018 r PAL м б,б Тур Europe Ьу Satelhtc: 10,080 г PAL Мб,б Аяrл ТGRT ll ,09S в PAL М б,бS Тvо HerЬahfe ТV 11,103 г PAL Мбб lran-e -Az.ad 11,lб3 r PAL Мб,б Фаnси Enro-Trans Med 11,lб3 r PAL Мб,S Аяrл CRA(fele lpica 11,lбЗ r PAL Мб,5 Ит AFNТV 11,178 в В-МАС llиd!D Аяrл Во11111а 1 Herzcgovine ТV ll ,S1S в PAL м 7,02 WorldNet/ C-SPAN ll,S1S в PAL Мб,б Аяrл ЕТI 11 595 r PAL м б,б Гnеч lntcntar 11 б17 в PAL Мб,б Тур R ТР I nternational 11 бS8 в PAL м б,б Порт 20
Таблица 1.4 Спутmп:. пооици• Канал Частота, ПОJПРИ- Видео Звуж Язьп ГГц 3аЦИJ1 вещаН11.1 EUTELSAT 11 vrvA 2 I0,972 г PAL м б,66 с 7,02/ 7,20 Нем 13вд NBC 10987 в PAL м б,б51 7,02/ 7 ,20 Англ, дат, нем YrvA 11,006 г PAL м б,б5 с 7,02/ 7,20 Нем ТРС 11,055 г MPEG-2 Arte/C>nqweme 11 080 в PAL м б,б Фn RTL2 11,095 г PAL с 7,02/ 7 ,20 Нем Опv. 11,146 г PAL с 7,02/ 7,20 Нем ТРТ- Jntcrnabonal 11,181 г PAL м б,б5 т~ 1VE- lntcrnaьonal 11,224 г PAL Мбб Исп мвс 11 554 г PAL с 7 0211,20 А~б Eшoncws 11,575 в PAL м б,б5/ 7,02/ 7,20/ Нем, англ, 7,38/ 7.5б ИСП, rhn, ИТ BBCPnme 11,602 в MPEG-2 RТL 11,бlО г MPEG-2 Нем ВВС World 11,б17 в PAL мб,бс702/720 ТМЗ 11,б38 г PAL м б,б Нем АО Sat DSТY 12,521 г MPEG-2 АРТ 2 12,549 г MPEG-2 wтн 12.558 г MPEG-2 World Nct 12,5б7 г MPEG-2 USIA Eurooe 12,5б7 г MPEG-2 Аиrл РrоТУ 12,57б г MPEG-1.5 """ НОТ BIRD EBN 11,2б5 г PAL Мб б, 7,02 Аиrл 13в.д мсм 11,307 г PAL М6,6 С 7,02/ 7 ,20 - ТУ5Еu~ 11,321 в PAL Мб,б - RAIUno 11,3б3 в PAL Мб,б С 7,02П,20 Итал Eurosport 11,390 г PAL м б,б51 1,20( 1,92( Нем, аиrл, 7,5б/ 7,38 rолл,ит, nvc Quantum Channel 11,390 г PAL м б,б5/ 7,20/ 7,02/ Нем Англ 7,5б/ 7 38 Голл Polsat 11,430 г PAL м б,б ПоJIЪС< RAI Due 11,446 в PAL Мб,б С 7,02/ 7 ,20 Ит ТVPoloma 11,474 в PAL Мб б5 С 7,02/ 7 ,20 ПолLС< Poloma 11.489 г PAL Мб,б ПоЛLС< DUBAI 11.513 г PAL Мб,б Аnяб, анrл RAI Tre 11,534 в PAL м б,б5 с 7,G2/7,20 Ит Eutelsat Il-F3 RТМI 10,972 в PAL Мб,б Ani16 . .ti.n lбвД HRT 10,987 г PAL Мбб5 Хоов Poloma 1 11,080 г PAL Мб,б ПоЛLС< JSC 11,080 г PAL Мб,б Аnаб ARТ Eur""" 11,094 в PAL Мб,б Аnйб Nail-ТУ Internabonal 11,146 в PAL Мб,б5 Anstб, lhn Thaiwave 11,lб3 г PAL Мб,6 Talla Egypta1n Satelhte chan- 11,17б в PAL Мб,б Араб nel Euro 7 11,55б г PAL Мб,65 С 7,02/ 7 ,20 Авrл ТYShq1ntAr 11,575 в PAL мб5 8,1 Tel~ 11,575 в PAL Мбб Ит ОТТУ 11.575 в PAL М6б Авrл Rumain ТV 11,575 в PAL м б,5 Рум А& VJ1ton 11,575 в PAL Мб,5 Авrл Sat 7 L1Ьanon 11,575 в PAL Мб,5 Аnеб нто 11.575 в PAL мб5 Рус Duna ТУ 11,59б г PAL Мб,5 Веиr ТVTum11en 11,б58 в PAL м б,б Аnаб, mn Alg<nao 11,б78 г PAL м б.б Амб 21
Таблица 1.4 Спутmп, позициа Канал Частота, ПоЛJ1ри- Видео ЗвуJ( Языk ГГц заЦИJI вещаии11 ASTRA 19,21 д RTL2 11,214 г PAL Мб,S С 7 02(7 ,20 Нем ASTRA lA RTL 11 229 8 PAL М6, 5 С 7,02/7,20 Нем Eurosport / Quantum 11 , 259 в PAL 6,5 7,02/ 1 20/ 7,38/ А щ;r, нем , Channel 7,5б даТСk, ИСП vox 11,273 г PAL Мб,5 С 7,02/ 7,20 Нем Sell-A-Visюn 11,273 г PAL м б,5/ 1,Ql/ 7,20/ Англ, нем, 7,28/ 7,5б ГOJUI . ФD SАП 11 288 8 PAL с 7,02/ 7,20 Нем КаЬеl 1 11 332 г PAL с7,02/720 Нем 3SAT 11,347 8 PAL Мб,S С 7 02/ 7,20 Нем Slcy News 11 ,377 8 PAL Мб,5 С 7,02/ 7,20 Англ Supcr RTL 11,391 г PAL с 7,02/ 7,20 Нем Pro 7 11,406 8 PAL Мб 5 С 7,02/ 7,20 Нем ASТRA 18 ARD 11,494 г PAL с 7,02 / 7,20 Нем DSF 11,523 г PAL Мб,5 С 7,02/ 7,20 Нем What's in Store 11,553 г PAL Мб,5 С 7 02/ 7,20 Англ Nord3 11,582 г PAL Мб,S С 7,02/ 7,20 Нем Niclcelodeon Scandinavia 11 ,612 г D2-MAC ЦяФD Шв, аяrл CNN lnternatlonal 11,б27 8 PAL Мб,5/ 7, 75 С 7,02/ Англ. ИСП 7,20 N-ТV 11,641 PAL с 10211.20 Нем ASTRA IC ZDF 10,964 г PAL с 7,02/ 7,20 Нем NCN D1rect 10,993 г PAL М6,5 Аяrл Cartoon Networlc/ТNТ 11 ,023 г PAL Мб,5 7, 02/ 7, 20/ Англ, фр, 7,38/ 7,56 НЩ!В , ШВ WDR 11 ,052 г PAL с 7,02/ 7,20 Нем NSN D1rect 11 ,082 г PAL Мб,5 Англ NSN Dlrect 11,097 8 PAL Мб,5 С 7 02 7,20/ Аяrл MDR3 11,11 2 г PAL с 7,02/ 7,20 Нем Galavis1on 11,127 8 PAL с102/720 Исп Baem Fernsehen 11,141 г PAL с 7,02/ 7,2 Нем Sudwest 3 11,18б 8 PAL с 7,02 / 7,20 Нем ASTRA ID Nickelodeon Germany 10,714 г PAL с 7,02/ 7,20 Нем Arte 10,714 г PAL М738С7,02/7,20 Нем,ФD CNBC 10,729 8 PAL М 7,38, 7,56С 7,02/ Англ 7,20 QVC Germany 10,7S9 8 PAL с 7,02/ 7.20 Нем JSТV 10,773 г PAL Мб,5, 7 38С 7,02/ Яп англ 7,20 CNE 10,773 г PAL с 7,02/ 7,2 Англ , kИТ Ноте Order ТV 1090б 8 PAL с7,02/720 Нем ТМ3 10,936 8 PAL M6,S С 7,02/ 7,20 Нем ASTRA 1Е Ted Terner 11,837 г MPEG-2 Pro 1 12051 г MPE G-2 Нем ASТRAlF Prem1ere 12,110 г MPEG-2 Nethold Mu\t1 -Cho1ce 12 ,2бб 8 MPEG-2 Nethold 12,344 г MPEG-2 Nethold 12,441 в MPEG-2 ГАЛС 36а д НТВ-пmос Спорт 11 765 л SECAM Мб,8 Рус НТВ-пmос Музьо;а 11 ,834 л SECAM м б,8 Рус НТВ-пmос Мир 1:иио 11919 л SECAM М6,8 Рус НТВ-пmос Наше Iино 12 , lб9 л SECAM Мб,8 Рус TURKSATl C АТУ 10,967 8 PAL Мб,бS Тур 42вд Kanal D 11 02S г PAL М66 Тур Show ТV 11 ,048 8 PAL М б6S Тур Kanal 6 11 ,075 г PAL Мбб5 Тур нвв 11,104 8 PAL Мб 6S С 7,02/ 7,20 TVD Samanvoulu ТV ll,12S г PAL мб,б5с7,02/720 TVD 22
Таблица 1.4 Спутmп:, ПОЗИЦRJI Капал Частота, Пол-.ж- Видео Зву< Язых ГГц зация вещаmu: ТURKSAT IC Kanal 7 11,142 в PAL М6,65 С 7,02/ 7,20 т~ 42вд. TRTI 11,177 r PAL М6,6 Т•" Kanal D 11,185 в PAL М6,65 т~ ТRТ3 11,465 r PAL М6,6 Tvn TRT4 11,497 r PAL М6,6 Tvt> TRT Avras•a 11 553 r SECAM М68 Tvt> TRT 2rrv Gao 11,585 r PAL М6,6 Tvn ГОРИЗОНТ-38 ТУ6 Саm:т- Петербурr 11,525 п PAL М6,6 Рус 5Звд. INTELSAT-703 Алма-Ата 1 11,550 в SECAM М7,О Казах 57вд OrЬit Satell1te & Radю 11,600 в MPEG-1 Network !NTELSAT-604 РТР Телссетъ 11.ш в MPEG-2 Pvc бОвд нвс 11 515 в PAL М6,65 Puc INTELSAT-602 IRIВ ТУ4 10,962 в SECAM М6,8 Фа~ 63• д. IRIBТV2 11,002 в SECAM М6,8 Фарси, тур аnоб Rcte 4 11,010 r PAL М6,6 Ит C1nauestele 11,055 r PAL М6,6 Ит IRIB ТУЗ !!,100 в SECAM М6,8 Фарси, ТУР а"•б Ital1a 1 11137 r PAL М6,6 Ит IRIB ТVI 11,155 в SECAM М6,8 Фарси, ТУР, •"·б Canalc 5 11,173 r PAL М6,6 Ит PANAMSAT 4 Astrasat Info 12,516 в PAL 6,66/6,84 68,5в д Astrasat [nfo 12,542 в PAL 6,66/ 6,84 NНК 12,604 в NТSC М68 Яп ГОРИЗОНТ-40 тв KpaCRO!ipC< 11,525 п SECAM М7,О Рус 9Ов д ДИАПАЗОН С INТELSAT 601 МСМ Аfпош: 3,648 п PAL М6,6 d>n 27,5° 3 д WorldNet 3,740 п PAL М6,6 Нем, анrл, исп Venzolana ТV 3,800 л NТSC М6,8 Исп ТРА An•ola 3,800 л PAL М665 Поnт cF1rrc1e-Acha11 мсм 3,910 п SECAM м 5,8 "'" 1V Al-na 4,002 п PAL М7,5 d>n CNN lntcrnaьonal 4,052 п PAL М665 Анrл NТА Nt-na 4,065 л PAL М6,6 ЭКСПРЕСС 2 ТV Mala••~ 3,825 п SECAM М5,817,О 14зд. RFO 3 825 п SECAM М58 "'" RТР [ntcrnabonal 4,025 п PAL М6,6 Поnт ТВ 3 Pocau 4,075 п SECAM м 6,6 Pvc ОРТ 4,125 п SECAM М7,О Pvc ГОРИЗОНТ-37 ОРТ 3,675 п SECAM м 7,0 nvc 11°3д. ВРТ 3,725 п SECAM М7,О "VC !NТELSAТ 707 ТV5 Аl-пв 3,850 п PAL М6,6 "'" 1°зд. Dcutвchc Wcllc 3,911 п MPEG-2 Нем анrл, исп ТV L-;>::a 4,022 л PAL М6.2 А"•б F.SC 4,137 л MPEG-2 А"•б AFRТSP-ТV 4.175 п В-МАС Пш\m Анrл Yemen ТV 4,182 л PAL М6,6 Аn>б ARADSAT IC Dul>aJ тv 3,958 л PAL Мб,6 Аnоб 31 вд. RТМ 1 Morocco 4,008 п SЕСАМ М665 Аnоб Oman ТV 4,063 л PAL М66 А"•б мвс 4,106 л PAL М6,6 А"•б JТV Jordan 4,144 л PAL М6,6 А"•б '---------- - КТS Kuvait 4,181 ---- _л PAL l,f6.~ ~~--- ---- -- 23
Таблица 1.4 Спутmn;, ПОЗИЦИ• Капал Частота, Лол~и- Видео Звуw: ЯЗЫk ГГц 3aЦJUI вещаRИ!t ГОРИЗОНТ-43 РТР З,675 п SECAM М7,О Рус 40в д МАРТ З,675 п PAL М7,О Рус нвс 3 925 п SECAM М7,О Pyt: ГОРИЗОНТ-38 ОРТ 3,675 n SECAM М70 рус sзвд INTELSAT 703 HSТV Channel 3 З,735 л PAL М6,8 Тайс~ S7в д Sun Mus1k 3,750 n PAL М6,8 Тамил Gcminy тv З,750 n PAL с 6,3/ 6,6 Money ТУ З,75 п PAL с63/6,6 Хинди, аяrл МСОТ Channel 9 3,770 л PAL М6,8 Тайс~ Sun Movie~ 3,808 п PAL М66 Тамил ЕТУ Et1uop1a 3,917 л PAL М66 ВВС World 3,924 л В-МАС UиФu Англ Sun ТУ З,930 п PAL м 6,6 ТаМ1111 As1a Net 3,980 n PAL М6,6 Малаз Sudan ТУ 4,010 п PAL М6,6 Араб Worldnet/ C-SPAN 4,051 п PAL М6,6 Акrл NepsТY 4,065 л PAL М6,6 Хинди, акrл ТV lnd1a 4,135 л PAL м 6,6 Хинди PANAMSAT 4 As1a Bus1nes News 3 784 г PAL м 6,8 Аяrл 68,5вд The Dlscoverv Channel 3,790 в PAL М6,8 Акrл, хинди HomeTV З,835 в PAL М6,8 Кит ESPN As1a 3,850 r В-МАС Аяrл BBS World 3,863 в PAL М6,8 Аяrл Sony Ent ТУ 3,904 г PAL М72 Иид ESPN 3,928 в В-МАС llиd>D Doordarshan 4035 в PAL с 6,3/ 6,8 Хинди Metro 2/Мoveclub 4,035 в PAL м 6,8 Инд аяrл CNN fnternatюnal 4,086 r PAL М6,8 Cartoon Network / ТNТ 4,112 r PAL м 6,8 Аяrл As1a Network 4,179 в PAL с 7,56/ 7 ,74 MТVAsia 4,183 r PAL с756/7,74 Акrл ГОРИЗОНТ-35 МАРТ 3,675 n PAL м 7,0 Pvc 80в д РТР 3,675 n SECAM М7,О Рус ТВ 6 Мосrва 3,875 п PAL М7,5 рус vтv 3,875 п PAL М7,5 Въетп ACf 2х2 3,875 n PAL М7,5 Рус РАДУГА-30 ACf 2х2 3,875 n PAL М6,5 Рус 84°вд ГОРИЗОНТ-40 РТР/МАРТ 3,675 п SECAM м 7,0 Рус 9Ов д ОРТ 3,875 п SECAM м 7,5 Рус РТР 3,915 n SECAM М7,5 Pvc ОРТ 3,935 п SECAM м 7,5 Рус ГОРИЗОНТ-31 ОРТ 3,675 п SECAM М7,О Рус 96,5в д CCfV4 З,825 п PAL М6,6 Кит ТВ Азеn6айд:ааи 3,875 n SECAM м 7,5 Азерб ASIASAT 2 ТV Shonrnng Network 3,660 в PAL М7,2 Аяrл 100,5в д Mongol1an ТУ 3 680 r SECAM М6,6 Монr НNТV 3,720 r PAL М66 Кит GDТY Guandong 3 840 r PAL М66 Кит CCfV4 3,960 r PAL М6,6 Кит RТР rntemational 3,980 в PAL М6,6 Порт Dcutsche Welle 4000 r MPEG-2 Sk}' Channel 4,о20 в В-МАС Аяrл ГОРИЗОНТ-36 РТР 3,675 n SECAM М70 Рус 103в д. МАРТ 3,675 п PAL М70 Рус 24
В январе 1994 года Россией был выведен на геостационарную орбиту ИСЗ "Галс-1 ", а в ноябре 1995 года - "Галс-2 11 с координатой 36 вд, с помощью которых вещательная компания "НТВ-Плюс" осуществляет ретрансляцию четырех тематических телевизионных программ: "Мир кино", "Наше кино", "Спорт" и "Музыка". Передачи этих программ идут на русском языке с несущими частотами 11,765, 11,834, 11,919 и 12,169 ГГц. Программы содержат отечественные и зарубежные кинофильмы, прямые репортажи спортивных соревнований со всего мира, музыкальные передачи, а также кинофильмы специального "Ночного канала". В первое время передачи каналов "НТВ­ Плюс" можно было принимать бесплатно, но с 1997 года их стали кодировать, что требует для приема вносить соответствующую абонементную плату. В 1999 году компания намечает запустить новый спутник "Галс-16Р", который будет транслировать 16 программ. На следующем этапе компания намечает внедрить передачу телевизионного сигнала в цифровой форме и увеличить число каналов до 24. Типовая установка для непосредственного приема телевидения в диапазоне 11 ... 12 ГГц содержит параболическую антенну диаметром от 0,6 до 1,8 м, облучатель, антенную головку и внутренний блок (тюнер). Облучатель обычно совмещен с поляризатором, позволяющим выбрать необходимую поляриза­ цию сигнала, и антенной головкой (модуль СВЧ}, которую обычно называют конвертером. Для переключения поляризатора с горизонтальной поляризации на вертикальную на него подается постоянное напряжение: либо 13, либо 18 В. Конвертер состоит из малошумящего широкополосного усилителя (МШУ}, полосового фильтра для защиты от помех по зеркальному каналу и гетеродина со смесителем для преобразования частотного спектра сигнала в более низкую промежуточную частоту, а также предварительного усилителя промежуточной частоты (ПУПЧ). Для перекрытия всего высокочастотного диапазона он разбит на два поддиапазона 10,7 ... 11,8 и 11,7 ... 12,75 ГГц, а гетеродин содержит электронный переключатель поддиапазонов, управление которым произво­ дится подачей на конвертер специального сигнала частотой 22 кГц. С модуля СВЧ сигнал в диапазоне 950 .. .1750 МГц по коаксиальному кабелю подается к тюнеру, расположенному в помещении около телевизора. Наличие антенной головки и передача по кабелю промежуточной частоты позволяют избежать больших потерь, неизбежных при прохождении по кабелю сигнала частотой 12 ГГц. Напряжение питания (13 или 18 В) поступает с тюнера к антенной головке по тому же кабелю. Кроме того по этому же кабелю с тюнера подается сигнал частотой 22 кГц для переключения поддиапазонов. Параметры некоторых полнодиапазонных (Full Band) конвертеров приведены в табл. 1.5 . В усилителе первой промежуточной частоты тюнера осуществляется основное усиление сигнала и затем его преобразование на вторую промежу­ точную частоту, для чего используется второй гетеродин. Затем следует демодуляция частотно-модулированного сигнала и формирование стандарт­ ного телевизионного сигнала, на который рассчитаны бытовые телевизоры. Выбор необходимого частотного канала производится соответствующей настройкой второго гетеродина подачей определенного напряжения на варикап. Тюнер содержит систему эффективной автоматической регулировки усиления для нормальной работы установки в различных условиях приема. Выходной сигнал тюнера по одному из метровых или дециметровых каналов подается на антенный вход телевизионного приемника. Может быть также 25
Таблица 1.5 Параметры конвертеров Full Вавd Тип LNB Grund1g Cambndge Sharp Ph1l1ps MTI gp AUN 15, BSCU 86 2353-NP AONQ 15 АЕ-14 LOO SC819TB/FL WP2353-W Страна Вели~:обри- Вели~:обри- Япония Германия Тайвань изготовитель тания тания LOF-1, ГГц 9,75 9,75 9,75 9,75 9,75 LOF-2, ГГц l0,6Ll0,75 l0,6LI0,75 10,6 10,6 10,75 fвх {LOF-1), ГГц 10,7 11,8 10,7 11,8 10,7 11,8 10,6 11,8 10,7 11,8 fвх (LOF-2), ГГц 11,7 12,75 11,7 12,75 11,7 12,75 11,7 12,75 11,7 12,75 fвых (LOF-1), ГГц 0,95 2,05 0,95 2,05 0,95 2,05 0,95 2,05 0,95 2,05 fвых (LOF-2), ГГц 1, 1 2,15 1,1 2,15 1,1 2,15 1,1 2,15 0 ,95 2,00 0,95 2,00 0,95 2,00 Уровенъ шумов 1,1/1,5 1, 1/1,5 1,1/1,5 1,1/1,3 1,1/1,5 mrn/max, дБ UroE, В 16,0 20,0 16,0 20,0 16,4 18,0 16 ,0 20,0 15,5 24,0 UвеЕт, В 11,0 14,0 11 ,0 14,0 11,8 13,4 9,0 14,0 13,0 14 ,5 1 потр, мА 130 190 130 190 <200 250 300 <250 предусмотрено наличие видео- и аудиовыхода для непосредственной подачи полного телевизионного сигнала на видеовход телевизора или видеомагнито­ фона, а сигнала звукового сопровождения - на вход звука На мировом рынке многочисленные фирмы предлагают широкий ассорти­ мент тюнеров для спутникового телевидения Все они построены по супер­ гетеродинной схеме Имеются узкополосные тюнеры, собранные по упрощен­ ной схеме и рассчитанные на прием только одного или двух каналов с одного спутника Более сложные многоканальные тюнеры собраны по схеме двойного преобразования частоты В таких тюнерах гетеродин первого преобразователя может перестраиваться в широких пределах с помощью синтезатора напряже­ ний настройки и оснащен :кнопочной настройкой Число возможных :каналов настройки у некоторых тюнеров достигает 500, а номер канала набирается поразрядно несколькими :кнопками Основное усиление происходит в усили­ теле второй промежуточной частоты, за которым следуют, как и у узкопо­ лосных тюнеров демодулятор частотно-модулированного сигнала, тракты изображения и звука и формирователь стандартного телевизионного сигнала В табл l 6 приводятся основные параметры некоторых наиболее распростра­ ненных тюнеров, которые выпускаются разными фирмами fвх - диапазон частот входного сигнала, fгет - диапазон частот первого гетеродина, наличие переключателя поддиапазонов гетеродина LOF-l и LOF-2 и другие параметры Тюнеры снабжаются инфракрасными пультами дистанционного переключения каналов и управления другими функциями тюнера с дальностью действия до 10м В заключение этого раздела необходимо вкратце ознакомить читателя с новейшими системами построения телевизионного сигнала, которые позво­ ляют значительно повысить :качество изображения и помехоустойчивость, а также уплотнить частотный спектр сигнала Используемые ньmе системы 26
черно-белого и цветного телевидения являются аналоговыми, когда в течение каждой строки напряжение видеосигнала изменяется непрерывно в соответ­ ствии с яркостью и цветностью изображения Но из-за того, что сигнал передается построчно, его частотный спектр не является гладким, а содержит лишь гармоники частоты строк При этом для уплотнения спектра частотные составляющие сигнала яркости располагаются между составляющими сигнала цветности В приемнике полностью разделить яркостные и цветностные сигналы не удается и возникают искажения Кроме того, частотный спектр остается разреженным и не используется полностью Если аналоговый сигнал каждой строки заменить цифровым, частотный спектр окажется значительно более уплотненным, и это позволит поочередно передавать сигналы яркости и цветности, а в приемнике не потребуется их разделять На этом принципе было разработано несколько систем уплотнения Система D2-MAC сочетает аналоговую и цифровую форму сигналов Сигналы синхронизации и звуковое сопровождение передаются в цифровой форме во время, обычно отведенное строчному синхроимпульсу (10 мкс в начале каждой строки), в течение следующих 17 мкс передается аналоговый сигнал цветности, а в оставшиеся 37 мкс - сигнал яркости В результате значительно улучшается качество изображения, улучшается его четкость, а вместо одного канала звукового сопровождения телевизионной передачи появляется возможность передавать четыре монофонических или два стерео­ фонических канала Еще более совершенной является система, которая использует сжатый спектр сигналов изображения в цифровой форме в сочетании с удалением избыточности информации При передаче движущихся изображений каждый последующий кадр изменяется не полностью, а только та его часть, которая относится к движению Тогда нет нужды в течение каждого кадра передавать изображение всей картинки, а достаточно передать только ее изменения При этом повторяющаяся информация из кадра изымается Оказалось, что также нет необходимости передавать строчные и кадровые гасящие импульсы они входят в состав полного телевизионного сигнала лишь по традиции Дело в том, что на заре телевидения в самом телевизионном приемнике эти импульсы не вырабатывались, а использовались гасящие импульсы, передаваемые телецентром Тогда же выяснилось, что амплитуда гасящих импульсов, принятых в составе полного телевизионного сигнала, часто оказывается недостаточной для полного гашения луча кинескопа на время обратного хода строчной и кадровой разверток Особенно это было заметно при низком уровне сигнала Достаточно вспомнить работу телевизоров КВН-49 и <Ленинград Т-2> Поэтому в последующих моделях телевизоров гасящие импульсы пришлось генерировать в самом телевизоре, и для этого достаточно наличие в полном телевизионном сигнале лишь синхроимпульсов Эти идеи используются в системах MPEG Насколько цифровое сжатие спектра позволяет уплотнить сигнал, можно судить хотя бы по тому, что в продаже уже появились аудио компакт-диски, записанные по системе МРЕGЗ, на которых удается разместить сотни музыкальных произведений с общим временем звучания диска более 20 часов Наконец, долгое время разрабатывалось и во многих странах мира уже внедрено широкоформатное телевидение высокой четкости (ТВЧ) и выпу­ скаются телевизоры с форматом экрана 16 9 вместо прежнего 4 З Нельзя 27
Таблица 1.6 Тюнеры спутввкового телев11Деввв Модель Число fвх, МГц freт, ГГц Ключ 22 Плавная Каналы r:аналов r:Гц настройr:а выхода Amstrad 199 700... 2050 9,3 .. .12,0 есть есть 30...40 SRX501 Amstrad 300 700... 2050 9,3".12,О есть есть 21" .69 SRX2001 Echostar 200 920".2050 10."11,475 есть есть 30".39 LT-730 Plus Echostar 200 920. " 2050 9,75" . 10,0 есть есть 28".47 SR-800 •. Emme Esse 150 950" .2050 нет даяных есть есть 30" .45 ESR-400 Fagor 99 950... 1750 нет данных есть нет 30. "39 FC12COO Grundig 200 950" .2050 нет данных есть есть 32."42 STR-310 Lasat 250 950."2050 нет даяных есть нет дан- 30".39 LS-3800 ных Manchatten 250 950".2050 нет данных есть есть 21 ... 69 MNL- Т79ОО+ Manchatten 500 950".2050 нет данных есть есть 30".39 XLT-9700 Nokia SAT 179 920".2050 9,75 ... 11,475 есть нет дан- 40 ...49 800С НЪIХ Расе 250 700".2050 9,05 .. .13,0 есть есть 21."69 MSS1034G Protec 9100Т 250 900" .2150 9,3 ... 13,0 есть нет 30."39 Strong SRT 200 950".2050 нет данных есть есть 21".69 116МКП Strong 200 950...2050 нет данных есть нет 30".45 SRT150 Strong SRT 200 950".2050 нет данных есть есть 21."69 120МКП Strong SRT 250 900".2150 нет данных есть есть 21 ... 69 230LT Strong SRT 400 900".2150 нет даяных есть есть 30."45 1500LTMK- 11 Unnisat 136 900... 2050 нет данных нет нет 32" .40 1500/15000- L 28
рассчитывать на то, что даже незначительная часть многомиллиардного населения Земли в ближайшее десятилетие согласится заменить свои телеви­ зоры на новые, построенные по принципам перечисленных Ноу-Хау. Однако в связи с тем, что для непосредственного приема телевизионных передач с космических ретрансляторов все равно приходится к имеющемуся телевизион­ ному приемнику приобретать приставку в виде тюнера, появляется реальная возможность начинать внедрение новейших систем именно при космической ретрансляции телевидения. 29
2. ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ АНТЕЮIЫ И ФИДЕРЫ 2.1 . ПАРАМЕТРЫ ТЕЛЕВИЗИОННЪIХ АНТЕНН Вопросы проектирования, изготовления и использования антенн для диапазонов длинных (ДВ}, средних (СВ) и коротких (КВ) волн содержат значительно меньше проблем , чем антенн для диапазона УКВ, особенно телевизионных. Дело в том, что в диапазонах ДВ, СВ и КВ передатчики, как правило , обладают большой мощностью; распространение радиоволн этих диапазонов связано с большими значениями дифракции и рефракции; приемные устройства обладают высокой чувствительностью. Когда же речь заходит о телевизионной антенне, обеспечение необходимых значений этих параметров вы~ывает трудности. Достижение мощностей телевизион­ ных передатчиков, таких как радиовещательных, оказалось пока невозмож­ ным. Явления дифракции и рефракции в диапазоне УКВ незначительны. Чувствительность телевизионного приемника ограничена уровнем его собственных шумов, который из-за необходимости широкой полосы пропускания примерно равен 5 мкВ. Поэтому для получения на экране телевизора высокого качества изображения уровень входного сигнала должен быть хотя бы в 20 раз больше уровня собственных шумов, т. е. не менее l 00 мкВ. Однако из-за небольшой мощности передатчика и худших условий распространения радиоволн напряженность электромагнитного поля в точке приема оказывается невысокой. Отсюда возникает одно из главных требований, предъявляемых к телевизионной антенне: при данной напряженности поля в точке приема антенна должна обеспечить необходи­ мое напряжение сигнала для нормальной работы телевизионного приемни­ ка. Известно, что напряжение сигнала на выходе антенны пропорционально напряженности поля в точке приема, коэффициенту усиления антенны и длине волны сигнала . Коэффициент усиления характеризует направленные свойства антенны : чем больше коэффициент усиления, тем уже диаграмма направленности антенны. Количественно коэффициент усиления антенны показывает, во сколько раз мощность сигнала, принятого данной антенной, больше мощности сигнала, принят ого простейшей антенной - полуволно­ вым вибратором, помещенным в ту же точку пространства. Обычно коэффициент усиления антенны выражается в децибелах (дБ): КдБ = lOlg(P/Po). Вполне естественно желание иметь антенну с большим усилением, но необходимо иметь в виду, что увеличение усиления антенны даром не дается и требует усложнения ее конструкции и габаритов. Всякие попытки разыскать такую конструкцию телевизионной антенны, которая была бы компактной, малогабаритной и, вместе с тем, обладала большим коэффи­ циентом усиления, бесполезны . 30
Другим важным параметром антенны является ее входное сопротивле­ ние, которым считается отношение мгновенных значений напряжения к току сигнала в точках питания антенны. Входное сопротивление антенны не может быть измерено простым омметром или другим подобным прибором, для его измерения необходима специальная высокочастотная измерительная аппаратура. Если напряжение и ток сигнала в точках питания совпадают по фазе, их отношение представляет собой действительную величину. При этом входное сопротивление антенны является число активным. Если же имеется сдвиг фаз между напряжением и током, их отношение будет комrшексным. Тогда входное сопротивление помимо активной составляющей будет иметь реактивную - либо индуктивную, либо емкостную в зависимости от того, отстает ли по фазе ток от напряжения или опережает его. Входное сопротивление антенны - величина не постоянная, а зависит от частоты сигнала подобно входному сопротивлению колебательного кон­ тура. Так же как и контур, антенна может быть настроена в резонанс на частоту сигнала, и в этом случае входное сопротивление антенны будет чисто активным. Сходство с колебательным контуром на этом не заканчивается. Настройка контура в резонанс на частоту сигнала опреде­ ляется его индуктивностью и емкостью, т. е. конструкцией элементов. Аналогично и настройка антенны на частоту сигнала зависит от конструкции ее элементов, их размеров и взаимного расположения. Подобно колебате­ льному контуру телевизионная антенна обладает определенной полосой пропускания {более узкой или более широкой) в зависимости от конструк­ ции. Как уже было отмечено, большой коэффициент усиления антенны соответствует узкой диаграмме направленности. Диаграмма направленно­ сти показывает, как антенна принимает сигналы с разных направлений в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Так, антенна в виде вертикаль­ ного штыря имеет в горизонтальной плоскости диаграмму направленности в форме круга, в центре которого находится сама антенна. Такая диаграмма является ненаправленной, так как принимает сигналы со всех сторон одинаково. Направленная антенна характеризуется наличием одного или нескольких лепестков диаграммы направленности, наибольший из которых называется главным. Помимо главного лепестка диаграмма направленности обычно содержит задний и боковые, уровень которых значительно меньше уровня главного лепестка. Тем не менее и задний, и боковые лепестки диаграммы направленности ухудшают работу антенны, а потому нежелате­ льны. Две антенны с одинаковым коэффициентом усиления могут иметь совершенно разные диаграммы направленности и поэтому такие антенны будут обладать разными приемными свойствами, в частности в условиях дальнего приема. В этих условиях сигнал приходит с линии горизонта, и диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости должна иметь главный лепесток, максимально прижатый к земле. Легко понять, что свойства такой антенны значительно отличаются от свойств другой антенны, у которой главный лепесток диаграммы направленности припод­ нят над линией горизонта на значительный угол. При одинаковых коэффициентах усиления одна антенна может иметь широкую диаграмму направленности в горизонтальной плоскости и узкую в вертикальной, а другая - наоборот. Свойства этих антенн, конечно, будут различными. 31
Часто к телевизионной антенне предъявляется требование не принимать сигнал с заднего, противоположного основному, направления. Такое свойство антенны отражает коэффициент защитного действия (КЗД), который выражается отношением мощности сигнала, принятого антенной с главного направления, к мощности сигнала, принятого с заднего направления, при одинаковой напряженности поля обоих сигналов. Чем больше КЗД, тем антенна считается лучше, хотя эта характеристика антенны бывает важна только в определенных условиях приема. Кроме перечисленных параметров телевизионных антенн могут иметь значение и такие, как уровень и положение максимумов боковых лепестков диаграммы направленности, положение нулей диаграммы, полоса пропу­ скания антенны. Идеальной могла бы считаться антенна, вообще не имеющая боковых лепестков диаграммы направленности, но такими бывают лишь простейшие антенны. Что .касается полосы пропускания, то бывают антенны узкополосные, рассчитанные на прием по одному каналу, и широкополосные - для приема сигнала по нескольким частотным каналам. 2.2. ТРЕБОВАНИЯ К АНТЕННЕ И ФИДЕРУ Как уже отмечалось, напряжение сигнала на выходе антенны пропор­ ционально напряженности поля в точке ее установки, длине волны сигнала и коэффициенту усиления антенны. Отсюда, чем меньше длина волны (чем больше номер принимаемого частотного канала), тем меньше напряжение сигнала на выходе антенны при прочих равных условиях. Если прием ведется на предельном расстоянии и данная конструкция антенны обеспечивает нормальный прием по первому каналу, то для уверенного приема телевизионных передач по двенадцатому каналу от передатчика той же мощности и расположенного на том же расстоянии понадобится антенна более сложной конструкции, имеющая больший коэффициент усиления. Еще больший коэффициент усиления потребуется для уверенного приема передач в тех же условиях в дециметровом диапазоне волн. Таким образом, требование к коэффициенту усиления антенны должно увязываться не только с удаленностью от передатчика, но и с длиной волны, т . е. с номером канала. Для того чтобы максимум мощности сигнала, принятого антенной был направлен в фидер и поступил далее на вход телевизионного приемника, антенна должна быть согласована с фидером, а фидер с телевизором. Для такого согласования входное сопротивление антенны должно быть равно волновому сопротивлению кабеля, из которого выполнен фидер, а волновое сопротивление фидера должно быть равно входному сопротивлению антенного входа телевизора. При рассогласовании антенны и фидера часть энергии принятого антенной сигнала не поступит в фидер, а отразится от него и будет антенной излучена обратно в пространство. Это равносильно соответствующему уменьшению коэффициента усиления антенны. Положе­ ние, однако, значительно усугубляется, если фидер, кроме того, оказывается рассогласован с телевизором. При этом часть сигнала отразится от антенного входа телевизора и направится по фидеру в виде обратной волны к антенне. Из-за рассогласования фидера и антенны:· здесь вновь произойдет отражение, и часть сигнала, распространя.siсь в прямом 32
направлении, поступит к антенному входу телевизора с задержкой относи­ тельно первоначального. Такая задержка создает на экране телевизора повторное изображение, сдвинутое вправо относительно основного. Из-за многократных отражений повторы также оказываются многократными. Таким образом, рассогласование фидера только с одной стороны приводит к уменьшению уровня сигнала на антенном входе телевизора. Рассогласова­ ние же фидера с обеих сторон помимо уменьшения уровня сигнала сопровождается появлением повторов на экране. Благодаря тому, что все телевизионные приемники имеют входное сопротивление 75 Ом, при использовании в качестве фидера коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом обеспечивается полное согласование фидера с телевизором без применения каких-либо дополнительных согласующих устройств. При этом рассогласование фидера с антенной не может привести к появлению повторов. Однако, если в качестве фидера используется не стандартный коаксиальный кабель, а какой-нибудь суррогат или кабель с другим волновым сопротивлением, появляются повторы. Отсюда возникает основное требование к фидеру: он должен быть выполнен только из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом. В условиях сильного сигнала потеря части его энергии за счет отражения от фидера не опасна. Поэтому часто согласованию антенны с фидером не уделяют большого внимания. Однако при слабом сигнале в условиях дальнего приема пренебрегать потерей части сигнала не следует и вопросам согласования антенны с фидером необходимо уделить большое внимание, так как значительно проще и дешевле достичь согласования, чем увеличения коэффициента усиления антенны. Повторы на экране возникают не только из-за отражений сигнала от концов фидера, но и в тех случаях, когда антенна помимо основного сигнала принимает сигнал, излученный тем же передатчиком, но поступивший к антенне после переотражения каким-нибудь местным предметом: башенным краном, водонапорной башней, железобетонным зданием и т. д. Если такой местный предмет находится в стороне от прямой, соединяющей передаю­ щую и приемную антенны, переотраженный сигнал проходит в пространстве бо'льший путь, чем основной, и поступает к антенне с задержкой относительно основного сигнала, что и приводит к повтору. Переотражен­ ный сигнал поступает к антенне с другого направления относительно основного. Поэтому он может быть ослаблен за счет пространственной избирательности антенны, когда ее способности приема с разных направле­ ний не одинаковы, что характеризуется диаграммой направленности. Необходимость значительного ослабления переотраженных сигналов приводит к тому, что даже при близком расположении от передатчика часто приходится устанавливать остронаправленные антенны (обладающие большим коэффициентом усиления), хотя большой уровень напряженности поля пе требует применения высокоэффективных антенн. В таких условиях при ориентировании антенны иногда оказывается возможно значительно ослабить повтор при очень незначительном ухудшении основного изобра­ жения, когда антенна ориентируется не на максимум сигнала, а на минимум отраженной помехи. Телевизионная антенна обычно имеет симметричную конструкцию, а коаксиальный кабель, из которого выполнен фидер, асимметричен, Непос- 33
редственное подключение такого фидера к симметричной антенне недопу­ стимо, так как нарушение симметрии приведет к искажению формы диаграммы направленности: максимум ее главного лепестка отклонится от геометрической оси антенны, форма диаграммы станет асимметричной, прием будет осуществляться не только антенной, но и оплеткой коаксиаль­ ного :кабеля, что еще более исказит диаграмму направленности. Можно, конечно, для подключения к симметричной антенне использовать фидер симметричной конструкции. Выпускаются двухпроводные симметричные высокочастотные кабели разных марок (например, ленточные кабели КАТВ с полихлорвиниловой изоляцией или КАТП с полиэтиленовой изоляцией при волновом сопротивлении 300 Ом), а также симметричные высокоча­ стотные экранированные кабели марок РД с разными волновыми сопроти­ влениями. Однако использование симметричных фидеров признано нецеле­ сообразным. Поэтому антенный вход телевизионных приемников выпол­ няют в виде гнезда, рассчитанного на подключение коаксиального кабеля с помощью стандартного штекера асимметричной конструкции. Но соедине­ ние коаксиального кабеля с симметричной антенной требует использования специального симметрирующего устройства. Обычно кроме симметри­ рующего устройства приходится одновременно использовать согласующее устройство из-за того, что входное сопротивление антенны отличается от волнового сопротивления кабеля. Поэтому обычно симметрирующее и согласующее устройства объединяются в одно симметрирующе-согласую­ щее устройство (ССУ). Конкретные схемы ССУ для антенн разных типов рассматриваются в разделах, посвященных этим антеннам. Даже при идеальном согласовании фидера с обеих сторон напряжение сигнала на антенном входе телевизора оказывается меньше, чем на выходе 34 д5/11 0,3 0,28 0,26 0,24 0,22 0,2 0,18 0.16 0,11/ 0,12 0,1 0,08 0,Об О,04 0,02 о J 1 j 1 1 jj ' 1J 1J " • " - ..4 ", -1 ." ... ' 1 x~j , ~, ~/ <{J , ~ 1 ' , J 11' ~ j 1 , , 1~ ,!' J " , " , ~ " " "' , "" [.,о J , ·' . ... , 1.., .,, 1,/ ~ L..io""" ~""" 11" ~/' ~ ... ,... ... ... . ~ .,,. -- . ... ~ ..... ~" 100 200 \J 1 ~ 7~ ~ti., 1 ",\\" ~ 111"'~- 1 ~... ~7 (,.j , 'f ,r ~~~" ./ ~~ ~, ~,r ~ .,.i"" и- " ~ ..... v 11' L.I ' ~ li ~ i,, .. .. 9"13; !.' ...... ""' ~ р"15:... ~ ~ 1/ ......... ~ ~" ~..... 1 [,;/ ~ ~' 1 13'11 ~ , ~ .... рК]f ~~ " ~" L...o .. . ./ ~"" ~ ,,,.. " 1.... " . ... ~ ~ ~- pK75_j?;1! ~ """' ,,,. """ !...о"... """ ~"" _ ... . - ... .. ~ .... - L....- - .... - ~ .... ...... _.. - -- 300 400 500 600 700 f,11Гц .Рис. 2.1. Кривые удельного затухания коаксиальных кабелей
самой антенны. Это связано с тем, что при прохождении сигнала по кабелю уменьшается его уровень, происходит его затухание. Затухание тем больше, чем больше длина кабеля и чем больше частота сигнала. Для характери­ стики кабелей разных марок используется удельное затухание, которым принято называть такое, которое претерпевает сигнал данной частоты, проходя по кабелю длиной 1 м. Удельное затухание в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочниках в виде графиков или в виде таблиц. На рис. 2.1 приведены зависимости удельного затухания коаксиальных кабелей разных марок от частоты. Пользуясь ими, можно подсчитать затухание сигнала в кабеле при определенной его длине на любом частотном канале метрового или дециметрового диапазона волн. Обозначение коаксиального кабеля состоит из букв и трех чисел: буквы РК означают радиочастотный коаксиальный кабель, первое число показы­ вает волновое сопротивление кабеля в омах, второе - округленно внутрен­ ний диаметр оплетки в миллиметрах, третье - номер разработки. Из зависимостей рис. 2.1 видно, что удельное затухание зависит от толщины кабеля: чем он толще, тем удельное затухание меньше. В связи с тем, что обычно при покупке коаксиального кабеля не известна его марка, также оказываются не известны ни волновое сопротивление этого кабеля, ни зависимость его удельного затухания от частоты сигнала. Однако обе эти характеристики можно легко определить с помощью простых W,Ом 150 125 /00 75 50 25 1/ о ! ~ :/ 1/ / J / " , " , " , / 2 J ч 5678910 20 JO IJ/d Рис. 2.2 . К определению волнового сопротивления кабеля 35
измерений. Для этого нужно снять с конца кабеля наружную защитную оболочку, завернуть оплетку и штангенциркулем или микрометром измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции. Затем нужно снять полиэтиленовую изоляцию и измерить диаметр центральной жилы . Далее определяется отношение диаметра полиэтиленовой изоляции к диаметру центральной жилы. Точное значение волнового сопротивления коаксиального кабеля со сплошной полиэтиленовой изоляцией можно подсчитать по формуле: D w = 91lgd, где W - волновое сопротивление кабеля в омах, D - диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции в мм, d - диаметр центральной жилы кабеля в мм. Волновое сопротивление коаксиального кабеля со сruюшной полиэтиле­ новой изоляцией можно также определить по графику, приведенному на рис. 2.2. Наконец, волновое сопротивление кабеля можно определить с достаточ­ ной степенью точности, вычислив после измерения отношение диаметра полиэтиленовой изоляции к диаметру центральной жилы. Если это отношение находится в пределах от 3, 3 до 3, 7, кабель имеет волновое сопротивление 50 Ом, если же - в пределах от 6,5 до 6,9, волновое сопротивление составляет 75 Ом. В связи с тем, что внутренний диаметр оплетки кабеля равен диаметру полиэтиленовой изоляции, определив тем или иным из указанных способов волновое сопротивление кабеля, по кривым рис. 2.1 можно определить удельное затухание данной марки кабеля для соо тветствующей частоты сигнала. 2.3 . ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ АНТЕННЫ Конструкция телевизионной антенны должна в точности соответство­ вать ее чертежу и описанию. Желательно не допускать никаких отклонений . Несмотря на то, что многие отклонения вполне допустимы и не влияют на работу антенны, определить, какие именно отклонения от чертежа или описания возможны, способен только опытный и грамотный специалист. Часто радиолюбитель по тем или иным причинам вносит свои изменения в :конструкцию антенны, полагая, чrо такие изменения несущественны. В результате внесения недопустимых изменений нормальная работа антенны в значительной мере нарушается. Металлические элементы антенны можно выполнять из трубок, прутка, полос, уголка или другого профиля любого металла. В соответствии с поверхностным эффектом токи высокой частоты протекают исключительно в пределах тонкого поверхностного слоя металла, и чем больше частота, тем тоньше этот слой . Поэтому те элементы антенны, которые не несут механической нагрузки, предпочитают выполнять из тонкостенных трубок для получения наименьшей массы антенны. Ведь тонкостенная трубка или сплошной. пруток того же диаметра по своим свойствам совершенно одинаковы. По этой же причине в описаниях антенн всегда указывается 36
именно наружный диаметр трубок. Если для антенны используется металлическая полоса, ее ширина берется примерно в 1,5 раза больше рекомендованного диаметра, а уголок - того же размера, что и диаметр. Несущие элементы конструкции антенны для снижения ее массы также рекомендуется выполнять из трубы, толщина стенки которой выбирается из условий необходимой прочности конструкции. Обычно телевизионные антенны выполняют из алюминия или его сплавов. Наибольшее применение получил дюраль марки Д16Т, обладаю­ щий прочностью и упругостью. Это объясняется тем, что антенна из таких трубок получается достаточно легкой и прочной. Однако электрические свойства алюминиевых антенн недостаточно высоки из-за того, что в местах соединений элементов антенны часто образуются плохие контакты, вызван­ ные окисной пленкой, покрывающей поверхность алюминиевых сплавов. С течением времени это может нарушить нормальную работу антенны. Еще хуже, когда при сборке антенны используют элементы или стяжные болты, выполненные из разных металлов. При этом из-за контактной разности потенциалов образуется гальваническая пара, разрушающая металл в месте соединения. Из-за крайней трудности пайки алюминия элементы ССУ обычно подключаются к такой антенне "под винт", где также имеется опасность появления плохих контактов. В принципе, телевизионная антенна может быть выполнена из любого металла: алюминия, меди, латуни, бронзы, стали или нержавеющей стали. По сравнению с алюминиевыми остальные антенны значительно тяжелее. Использование стали вообще нежелательно из-за неизбежной коррозии. Даже оцинкованные и окрашенные стальные трубки на открытом воздухе довольно быстро ржавеют, и если механическая прочность таких элементов антенны может сохраняться много лет, то элек'трические контакты в соединениях в результате коррозии быстро нарушаются. По указанным причинам наилучший материал для элементов антенны - медь или латунь. Эти металлы легко подвергаются пайке, которая 1 обеспечивает надежность и долговечность электрических контактов и, в конечном счете, хорошую работу антенны в течение длительного времени. Если все соединения антенны осуществлялись при помощи пайки, ее элементы могут быть выполнены из разных металлов. Если использовались стальные элементы и пропаивались с применением кислотного флюса, для его удаления места пайки нужно затем тщательно промыть горячей водой, иначе остатки флюса в течение непродолжительного времени приведут к сильной коррозии металла. Следует помнить, что пайка оловянными припоями механических нагрузок не выдерживает и служит лишь для получения хороших электрических контактов. Поэтому прочность соедине­ ний необходимо обеспечивать другими способами (болтами, заклепками и т. д.), а после сборки эти соединения нужно пропаять. Исключение составляет пайка твердыми припоями, которые обеспечивают механиче­ скую прочность. Во избежание коррозии антенна после сборки и припайки ССУ тщательно очищается от грязи и окислов и прокрашивается в несколько слоев. Антенны из меди или латуни также необходимо окрасить в связи с 37
тем, что под воздействием кислорода воздуха и сернистых газов в атмосфере на поверхности этих металлов образуется слой сернистой меди, обладаю· щий значительным сопротивлением, который будет ухудшать работу антенны. Используются такие краски, которые являются хорошим диэлект· риком и противостоят климатическим воздействиям. Лучшей краской поэтому является синтетическая автоэмаль, хотя могут использоваться нитрозмали, глифталиевые или масляные краски. Допустимо также пред· варительное покрытие грунтовкой. Детали антенн из алюминия или его сплавов окрашивать нет необходимости, так как оксидный слой на поверхности этих металлов обладает очень большим сопротивлением и приближается по своим свойствам к диэлектрику. Оксидный слой защищает поверхность металла от дальнейшего окисления, а под тончайшей оксидной пленкой сохраняется металлическая поверхность с хорошей проводимостью для электрического тока. В связи с тем, что высокочастотные токи протекают только по поверхности металла, она не должна представлять для токов сигнала, принятого антенной, большого сопротивления. Это накладывает опреде· ленные требования к состоянию поверхности элементов антенны, которая должна быть ровной и гладкой, а у антенн дециметрового диапазона даже полированной. Не допускается наличие на поверхности элементов антенны поперечных прорезей или глубоких царапин. Совершенно недопустимо специально создавать шероховатую поверхность элементов антенны. По этой же причине не следует окрашивать антенну плохопроводящими красками, например, бронзовой или алюминиевой. Кроме элементов, принимающих непосредственное участие в работе антенны, она, как правило, содержит некоторые и конструктивные, предназначенные для механического соединения рабочих элементов. К таким относятся, например, стрелы, перекладины и мачта. Их обычно выполняют металлическими. Хотя обычно такие электрические соединения не являются обязательными, но если они имеются, необходимо обеспечить хороший контакт таких соединений, так как плохой контакт приводит к нестабильной работе антенны. Вполне допустимо выполнять конструктив· ные элементы антенны из изоляционных материалов, причем чаще всего используется дерево. В этом случае рейки должны быть выполнены из хорошо просушенного дерева, их необходимо проолифить и окрасить несколькими слоями масляной краски. В противном случае под воздей· ствием атмосферной влаги, тумана или дождя деревянные элементы конструкции антенны потеряют свои изоляционные свойства и обратятся в плохой проводник с большим сопротивлением, что недопустимо. На высокой частоте необходимо использовать либо хорошие проводники, либо хорошие изоляторы, иначе неизбежны потери части энергии принятого сигнала, что ухудшит эффективность антенны. Конечно, если есть возмож· ность, вместо дерева целесообразно использовать изоляционные материалы более высокого качества: текстолит, гетинакс, винипласт, фторопласт или оргстек л о в виде стержней, планок или труб. Места подключения кабеля к элементам антенны нужно герметизировать во избежание попадания влаги, которая может образовать короткозамы· 38
кающий мостик между точками питания антенны. Наилучшая герметизация достигается использованием пластифицированной эпоксидной смолы. Такая смола в виде эпоксидного клея марки ЭДП имеется в широкой продаже в магазинах хозяйственных товаров. Место, подлежащее герметизации, накладывается на кусок пластилина, в нем делается углубление соответ­ ствующей формы и заливается смолой. После ее затвердевания пластилин удаляется, а поверхность смолы обрабат_ывается напильником для придания ей ровной формы. Для хорошего сцепления смолы с металлом он должен быть предварительно обезжирен ацетоном. На работу антенны сильно влияют также окружающие ее предметы. Если они обладают хорошей проводимостью, в них будут наводиться электро­ магнитным полем высокочастотные токи, которые исказят форму диаграм­ мы направленности антенны, отклонят ее максимум от геометрической оси антенны. К таким предметам могут относиться металлическая мачта, металлическая поверхность кровли крыши, разные провода. Если же окружающие антенну предметы обладают плохой проводимостью, они будут вносить потери энергии сигнала, ухудшая эффективность антенны. Поэтому в непосредственной близости от антенны не должны находиться лишние предметы хотя бы на расстоянии, равном длине волны принимае­ мого канала. 39
3. КОМНАТНЪIЕ АНТЕННЫ 3.1. ОСОБЕННОСТИ ПРИЕМА .КОМНАТНОЙ АНТЕННОЙ Для электромагнитного поля, созданного телевизионным передатчиком, стены здания не являются непреодолимым препятствием, и поле существует внутри здания. Поэтому имеется возможность принять телевизионный сигнал, воспользовавшись комнатной антенной. Были даже попытки некоторых заводов, изготовителей стационарных телевизоров, встроить антенну внутрь футляра телевизора (телевизор "Авангард-55 11 и некоторые другие). Все портативные телевизионные приемники и в настоящее время оборудуются встроенной телескопической антенной, которая позволяет принимать сигнал без использования наружной антенны. Однако примене­ ние комнатной антенны для стационарного телевизора или встроенной телескопической антенны портативного телевизора, находящегося внутри здания, практически крайне редко позволяет получить хорошее качество изображения на экране. Это связано с целым рядом причин. Напряженность электромагнитного поля внутри здания значительно меньше, чем на открытой местности, а тем более чем па крыше здания. Значительная часть ::энергии сигнала поглощается стенами здания - меньше деревянными, сильнее кирпичными, особенно сильное поглощение проис­ ходит в железобетонных стенах. Сильное влияние на уровень напряженности поля внутри комнаты оказывают размер окон и их расположение: когда окна выходят в сторону телецентра, напряженность поля в комнате заметно выше, как и на верхних этажах здания. Комнатные антенны метрового диапазона из-за ограниченности их размера являются слабонаправленными и обладают малым коэффициен­ том усиления. Поэтому при пониженной напряженности поля в комнате напряжение сигнала на антенном входе телевизора порой оказывается на пороге или даже ниже чувствительности телевизионного приемника. Это приводит к слабой контрастности изображения, наличию на экране шумовой помехи типа "снег" и неустойчивой синхронизации. Антенны дециметрового диапазона имеют меньшие размеры и в комнатных условиях могут быть применены более сложные их конструкции с повышенным коэффициентом усиления. Однако поглощение стенами энергии этого диапазона значительно больше, а чувствительность телевизионного приемника в дециметровом диапазоне хуже. Поэтому и в дециметровом диапазоне напряжение сигнала на входе телевизора редко позволяет получить хорошее изображение. Если на открытой местности электромагнитное поле имеет характер бегущих волн, то в помещении значительную долю составляют стоячие волны, когда в одних точках пространства возникают пучности напряжен­ ности поля (максимумы), а в других точках - узлы (минимумы). Стоячие волны образуются за счет многократных отражений электромагнитных ВОШI от металлических предметов: арматуры железобетонных стен, батарей 40
центрального отопления, труб водопровода и отопления, проводов элект­ росети, радиосети и телефона, предметов домашней обстановки (зеркал, металлических раковин и ванн, металлических элементов мебели). Отраже­ ния возникают и от неметаллических предметов из-за того, что они создают неравномерность среды. Наличие стоячих волн в помещении не столь опасно, так как можно разместить комнатную антенну в пучности электромагнитного поля, экспериментально подобрав ее положение. Хуже то, что многократно отраженные сигналы поступают к антенне с запаздыванием относительно основного, прямого, сигнала, что приводит к появлению на экране телевизора многократных повторов изображения. Недостаточная контра­ стность изображения и наличие повторов сильно ухудшают качество картинки. Кроме того, сдвинутые во времени синхронизирующие импуль­ сы, поступающие к телевизору в составе отраженных сигналов, часто приводят к сбоям строчной и кадровой синхронизации. Перечисленные неприятности, связанные с использованием комнатных антенн, хорошо знакомы большинству владельцев телевизионных приемни­ ков, особенно тем, кто имеет стаж телезрителя с давних времен, когда еще не было коллективных антенн. Для получения сравнительно сносного изобра­ жения приходится долго и терпеливо подбирать положение антенны в комнате. При этом оптимальное положение антенны, подобранное для одной программы, оказывается совершенно неприемлемым для другой. Уже выбранное оптимальное положение антенны оказывается нестабильным, и через несколько дней приходится заново ориентировать антенну. Автору известен случай, когда к нему, бывшему главным инженером телевизионно­ го ателье, обратился владелец телевизора с жалобой на радиомеханика, который не смог отремонтировать телевизор по поводу полностью пропавшего изображения. При проверке оказалось, что владелец пользо­ вался комнатной антенной, а в соседней квартире произошла перестановка мебели. Сосед переставил зеркальный шкаф, и большое зеркало полностью перекрыло доступ к комнатной антенне сигнала, который раньше свободно проходил через стену, смежную с соседней квартирой. Подключением телевизора, который оказался вполне исправным, к коллективной антенне конфликт был исчерпан. При использовании комнатной антенны на изображение порой оказы­ вают влияние даже перемещения людей в комнате. Все это приводит к необходимости сделать вывод о том, что комнатные антенны, как правило, не дают возможности добиться нормальной работы телевизора и реализо­ вать его способности хорошо принимать телевизионные передачи. Поэтому даже в условиях сильного сигнала, когда телевизионный передатчик находится достаточно близко от места приема, для нормальной работы телевизора приходится рекомендовать его подключение к коллективной антенне, а если ее нет, - установку на крыше наружной антенны. Тем не менее в определенных условиях при малоэтажной застройке, в сельской местности и в радиусе 10 ... 15 км от телевизионного передатчика возможность приема телевизионных передач на комнатную антенну не исключена и иногда удается получить достаточно уверенный прием с хорошим качеством изображения. Указать конкретные условия, при которых комнатная антенна может обеспечить хороший телевизионный 41
прием, невозможно. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо опытным путем определить, способна ли комнатная антенна обеспечить нормальный прием передач. При отрицательном результате следует устанавливать наружную антенну. Наружные антенны могут быть выпол­ нены более сложной конструкции по сравнению с комнатными. Это позволяет получить значительно больший коэффициент усиления антенны, что в сочетании с более высокой напряженностью поля, чем внутри здания, обеспечит уверенный прием передач телецентра или телевизионного ретранслятора, расположенного на значительном удалении от пункта приема. Но и вблизи от передатчика наружная антенна с большим коэффициентом усиления, а стало быть обладающая узкой диаграммой направленности, исключит повторы изображения за счет ослабления приема отраженных сигналов. 3.2 . КОНСТРУКЦЮI КОМНАТНЫХ АНТЕНН Наиболее простая комнатная антенна - полуволновый разрезной вибратор - показана на рис. 3.1 . Полуволновым он называется потому, _J t 8 о.....1_____-ь_ аа' f Рис. 3.1. Проволочный разрезной вибратор не длины волны только в том случае, если вибратор выпол­ нен из провода бесконечно малого диаметра. При конеч­ ных значениях диаметра дли­ на вибратора укорачивается тем сильнее, чем толще ви- 42 а а' Рис. 3.2 . Роликовый изолятор
братор. При этом имеет значение не сам диаметр провода, а его отношение к длине волны, на которую рассчитан вибратор. Тем не менее для комнатных антенн, выполненных из провода или антенного канатика, вибратор оказывается достаточно тонким и его длина незначительно отличается от половины длины волны: в диапазоне 1-5 каналов - в пределах 0,97".0,975 половины длины волны, а в диапазоне 6-12 каналов -0,965".0,971 половины длины волны. В табл. 3.1 приведены значения длины В полуволнового вибратора для любого из 12-метровых каналов при двух диаметрах провода, из которого выполнены плечи вибратора: 1,5 мм и 4 мм. Видно, что при более толстом вибраторе его длина немного меньше, чем при более тонком. Входное сопротивление разрезного полу­ волнового вибратора составляет 73 Ом и хорошо согласуется с коаксиальным кабелем, а О имеющим волновое сопротивление 75 Ом. Рис. 3.3. Симметрирующее устройство в виде U-колена Однако для подключения коаксиального ка­ беля к антенне симметричной конструкции необходимо симметрирующее устройство. Чаще всего в качестве симметрирующего устройства, которое не изменяет входного сопротивления антенны, используют устрой­ ство, называемое U-коленом (рис. 3.3). На­ звано оно так в связи с тем, что внешне напоминает латинскую букву U. U-колено образовано двумя отрезками 75-омного коаксиального кабеля. Длина короткого отрезка равна 1/4 длины волны в кабеле, а длина длинного - 3/4 длины волны в кабеле. К точке их соединения подключается фидер, также выполненный из 75-омного кабеля. К антенне U-колено подключается в точках а и а. Размеры отрезков U-колена для каждого канала приведены в табл. 3.1. Таблица 3.1 Размеры проволочного полуволвового вибратора Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 канала В,мм 2764 2341 1815 1650 1513 816 781 749 720 692 666 643 d=l,5 мм В,мм 2756 2334 1809 1645 1509 814 779 747 717 689 663 640 d=4мм а, мм 2798 2372 1840 1674 1535 829 794 761 731 703 677 654 6, мм 933 791 613 558 512 276 265 254 244 234 226 218 Использование U-колена при изготовлении комнатной антенны часто оказывается неудобным из-за его значительной длины, особенно на первых пяти каналах. Поэтому можно предложить более компактное симметри­ рующее устройство, показанное на рис. 3.4 . Оно представляет собой кольцо из феррита марки 50ВЧ или 1000НН размерами 7 х 4 х 2 мм, либо марки IООВЧ размерами 8,4 х 3,5 х 2 мм. Кольцо сначала обматывают узкой полоской полиэтилена, а затем на него наматывают две обмотки, каждая 43
из которых содержит восемь вит­ ков, намотанных двумя проводами ПЭЛШО диаметром 0,21 мм. Вит­ ки обмоток необходимо распреде~ лить равномерно по кольцу, а их концы закрепить нитками . Важно собл юдать такое же направление витков, как показано на рисунке . Подключают фидер к антенне с помощью этого симметрирующ­ его устройства в точках а-а' в соответствии со схемой, показан­ ной на рис. 3 . 5,а. Оплетка кабеля и заземл енные концы обмоток соеди­ няют в одной точке возможно более короткими проводниками. Симметрирующее устройство на а а' Нf нг 1 ' 1 1 J(f К2 К3 а) Hf H2fl3 Н4 Рис. 3.4 . Симметрирующее устройство на ферритовом кольце а а' Рис. 3.5 . Схемы подключения ферритового симметрирующего устройства ферритовом кольце хорошо работает на всех 12 каналах метрового диапазона волн . Коэффициент усиления разрезного полуволнового вибра­ тора равен единице, что соответствует нулю децибел. Это вполне естественно, так как коэффициент усиления определяется именно по отношению к пол уволновому вибратору . Для приема телевизионного сигнала в дециметровом диапазоне, как уже было отмечено ранее, требуется антенна с повышенным коэффициентом усиления, что требует усложнения ее конструкции . Задача упрощается благодаря тому, что все размеры дециметровой антенны оказываются существенно меньше размеров антенн метрового диапазона. Это позволяет создать комнатную антенну дециметрового диапазона, обладающую сравнительно большим коэффициентом усиления при небольших габаритах. Одной из таких антенн, сравнительно несложной по конструкции, является трехэлементная рамочная антенна "Тройной квадрат", показанная на рис. 3.6 . Коэффициент усиления этой антенны достигает 14 дБ , что 44
соответствует увеличению напряжения сигнала на ее выходе в S раз по сравнению с полуволновым вибратором. Антенна содержит три квадратные рамки, из которых директорная и рефлекторная являются замкнутыми, а вибраторная в точках а-а (точки питания) разомкнута. Рамки расположены симметрично, так, что их центры находятся на горизонтальной прямой, совпадающей с направлением на телецентр. Рамки выполняют из медного или латунного провода диаметром 3".5 мм, который при размерах антенны дециметрового диапазона обладает достаточной жесткостью. Размеры антенны приведены в табл. 3.2. Таблица 3.2 Размеры дециметровой рамочной антенны Каналы д в р А Б н ш т 21-26 134 158 193 67 98 580 152 300 27-32 122 144 176 61 89 530 139 274 33-40 110 131 160 55 80 475 126 248 41-49 99 117 143 50 72 430 112 220 50-58 89 105 129 45 65 390 102 200 59-68 81 96 113 41 59 350 92 181 69-80 73 86 106 37 53 315 83 164 Пр им е чан и е. Размеры Н и Т приведены для антенн, изображенных на рис. 5.4, 5.6. р д Изолятор / Вибратор а' Фидер Рамки антенны крепят к двум стрелам в серединах горизон­ тальных сторон. Верхняя стрела выполнена из того же материа­ ла, что и рамки. Практика по­ казала, что антенна лучше рабо­ тает, если нижняя стрела выпол­ нена из изоляционного материа­ ла, например, гетинаксового или текстолитового прутка. Верхняя стрела припаивается к рамкам, а нижняя может крепить рамки с помощью заливки точек соеди­ нения эпоксидной смолой. Мач­ та или стойка в комнатном варианте такой антенны выпол­ няется также из изоляционного материала - гетинаксового или текстолитовоrо прутка, трубки либо деревянной рейки. Стрелы Рис. 3.6 . Трехэлементная рамочная антенна крепят к мачте или стойке в центре тяжести антенны. Изоля­ тор представляет собой пластину из гетинакса, текстолита или оргстекла размерами 20 х 30 мм и толщиной 2-3 мм. Концы вибраторной рамки крепятся к этой пластине хомутиками. 45
Входное сопротивление трехэлементной рамочной антенны примерно составляет 70 Ом, и она хорошо согласуется с волновым сопротивлением 75- омного коаксиального кабеля. Для симметрирования используется четвертьв­ олновый короткозамкнутый шлейф, выполненный из отрезка того же кабеля. Радиолюбитель А. Нанаков из Чебоксар предложил конструкцию трехэле­ ментной рамочной антенны дециметрового диапазона из одного целого куска толстого провода, изгибая его в соответствии с рис. 3. 7. В точках А, Б и В провода необходимо спаять. В этой конструкции вместо шлейфа, выполненного из куска коаксиального кабеля, используется четвертьволновый короткозамкнутый мостик той же длины, что и шлейф. Расстояние между проводами мостика также остается прежним, равным 30 мм. Конструкция такой антенны оказывается достаточно жесткой, и необходимость в нижней стреле отпадает. Фидер подвязывают к право­ му проводу мостика с наружной стороны. При подходе фидера к вибраторной рамке оплетка кабеля припаи­ вается к точке а, центральная жила - к точке б. Левый провод мостика закрепляется на стойке или в случае наружной антенны - на мачте. Необходимо лишь обратить внимание на то, чтобы в пространстве между о проводами мостика не располагались ни фидер, ни Рис. 3.7 . Антенна из стойка или мачта. Автор этой конструкции сообщает, одного куска провода что такая антенна использовалась им в качестве наружной. Она была установлена на крыше 1О-этажного дома, а сигнал подавался по фидеру в квартиру, расположенную на втором этаже. Антенна показала наилучшие результаты по сравнению с другими антеннами. Комнатная антенна тщательно ориентируется по изображению на экране телевизора так, чтобы при достатоtrной контрастности и устойчивости синхронизации получить наивысшую четкость изображения по горизонтали в отсутствие повторов. При этом может оказаться, что направление антенны не совпадает с направлением на телецентр. Диаграмма направленности полуво;шового вибратора представляет собой в горизонтальной плоскости восьмерку с нулевым приемом в направлениях, совпадающих с плоскостью, в которой расположен вибратор. Диаграмма достаточно широка, и поворот антенны в пределах до 30° в обе стороны от главного направления мало влияет на уровень принятого сигнала, но может сказываться ~а качестве изображения. Трехэлементная рамочная антенна обладает узкой диаграммой направленности и поэтому должна тщательно ориентироваться . Комнатные телевизионные антенны также бывают в продаже. Антенны метрового диапазона представляют собой разрезной вибратор с телескопиче­ ской конструкцией плеч, которая позволяет легко изменять длину вибратора под длину волны принимаемого канала по качеству картинки на экране. Встречаются также антенны с вибраторами, выпо;шенными из металлической ленты, длина которых изменяется вращением специальной рукоятки. Антенны дециметрового диапазона, вьшускаемые промышленностью , большей частью являются широкополосными типа логопериодических антенн и перекрывают весь диапазон дециметровых волн . 46
3.3. АНТЕННЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Владельцам телевизионных приемников хорошо известны поступавшие в широкую продажу промышленные комнатные антенны, называемые в обиходе "Усы". Они представляют собой два телескопических плеча разрезного полуволнового вибратора, шарнирно укрепленных в основании. Телескопиче­ ская конструкция плеч позволяет экспериментально подбирать длину вибра­ тора под длину волны принимаемого частотного канала по наилучшему качеству картинки на экране телевизора. а шарнирное крепление - выбирать значение угла между плечами, которые располагаются в виде буквы V. Симметрирующее устройство на ферритовом кольце, размещенное внутри основания антенны, соединяет ее с коаксиальным кабелем, оснащенным на конце стандартным штекером для подключения к антенному гнезду телеви­ зионного приемника. Такие же антенны в настоящее время входят в комплект некоторых телевизоров, конструкция футляра которых предусматривает крепление подобной антенны. Подобные же антенны вьmускались с вибрато­ ром в виде металлической тонкой и гибкой упругой ленты. Вращением ручки, установленной в основании антенны, можно было изменять длину плеч вибратора, настраивая его на нужный канал. Однако в настоящее время благодаря повсеместному использованию коллективных антенн, применение комнатных антенн в городских условиях для приема телевизионных передач в метровых диапазонах стало достаточно редким. Такие антенны сейчас в основном используются на дачных участках, расположенных невдалеке от города. Теперь широко стали использоваться комнатные антенны для приема телевизионных передач дециметрового диапазона. Отечественная и зарубежная промышленность выпускает самые разные конструкции комнатных дециметровых антенн, пользующихся боль­ шим спросом, который вызван быстрым ростом числа телевизионных программ, передающихся в дециметровом диапазоне. Так, в Москве помимо давно знакомых пяти программ метрового диапазона: "ОРТ" (1 канал), "ТВ-Центр" (3 канал), "ТVб Москва" (6 канал), "НТВ" (8 канал), "РТР" (11 канал) и одной программы дециметрового диапазона "С.-Петербург", а теперь "Культура" (33 канал) за сравнительно короткое время появилась возможно­ сть приема еще пяти программ "СТС" (27 канал), "31 канал". "ТНТ" (35 канал), "REN-ТV" (49 канал), "Муз-ТВ" (51 канал). Все московские системы антенн коллективного приема осуществляют преобразование 33-го канала на пятый канал, позволяя принимать его передачи телевизорами, рассчитанными только на прием метровых диапазо­ нов. Для преобразования остальных дециметровых каналов свободного места на метровых диапазонах уже не хватает. Поэтому, а также и по другим более сложным причинам, остальные дециметровые каналы в сеть коллективной антенны не попадают, и приходится их принимать с помощью комнатных антенн. В связи с тем. что одной и той же комнатной антенной необходимо принимать все возможные для приема в данной местности дециметровые каналы, требуется наличие широкополосной антенны. Кроме того, так как напряжение сигнала на выходе антенны пропорционально произведению длины волны на коэффициент усиления антенны, антенна должна иметь 47
повышенный коэффициент усиления для компенсации уменьшенной длины волны дециметрового диапазона. Ассортимент комнатных дециметровых антенн, имеющихся в продаже, состоит в основном из широкополосных антенн, называемых логопериодиче­ скими. Подробное описание таких антенн рассмотрено в разделе 4.7. Здесь же достаточно сказать, что логопериодические антенны сочетают повышенный коэффициент усиления с широкой полосой пропускания и в дециметровом диапазоне имеют небольшие габариты, вполне приемлемые для использования в комнате обычных размеров. Иногда логопериодическая комнатная антенна снабжается рефлектором, выполненным из мелкоячеистой проволочной сетки. Некоторые изготовители сочетают конструкцию комнатной логопериодиче­ ской антенны дециметрового диапазона с транзисторным малошумящим усилителем принятого сигнала. В этом случае антенна называется активной. Хотя при наличии телевизионного приемника, обладающего низким уровнем собственных шумов, приведенных ко входу, антенный усилитель не дает выигрыша по чувствительности, его использование обеспечивает компенсацию затухания сигнала в кабеле, соединяющем антенну с телевизором. Это дает возможность использовать тонкий кабель, который более приемлем для комнатной антенны, чем обычно используемый более толстый и менее гибкий. 48
4. НАРУЖНЫЕ АНТЕННЫ ДЛЯ БЛИЖНЕГО ПРИЕМА 4.1. РАЗНОВИДНОСТИ НАРУЖНЪIХ АНТЕНН Зоной ближнего приема можно назвать такую территорию, где уверенный прием достигается с помощью простейших антенн со сравните­ льно небольшим коэффициентом усиления. В связи с тем, что зона ближнего приема располагается внутри зоны прямой видимости, напряженность поля сигнала в пределах этой зоны в значительной мере зависит от мощности телевизионного передатчика. Поэтому радиус зоны ближнего приема на равнинной местности для мощного программного телецентра составляет примерно 50 км, для областных ретрансляторов - 30 км, а для маломощных местных ретрансляторов еще меньше: имеются ретрансляторы такой малой мощности, что для них зона ближнего приема ограничена расстоянием всего в несколько километров. Четко провести границу зоны ближнего приема, конечно, невозможно, так как она зависит и от мощности передатчика, и от номера канала, и от рельефа местности на трассе прохождения сигнала от передающей антенны к приемной, и от застройки населенного пункта, в котором необходимо осуществить прием. Все это не позволяет определить радиус зоны ближнего приема в конкретных условиях методом расчета. Поэтому в каждом конкретном случае необходимую антенну приходится выбирать опытным путем, начиная с простейшей и при отрицательном результате переходя к более сложной. Простейшая приемная антенна - разрезной полуволновый вибратор, подобный рассмотренному в разделе о комнатных антеннах. Однако наружная антенна, как правило, не может крепиться к противоположным стенам и натягиваться таким путем, как это рекомендовалось для комнат­ ной проволочной антенны. Поэтому такую антенну выполняют в виде жесткой конструкции из металлической трубки. Немного сложнее антенна - петлевой полуволновый вибратор, обладающий некоторыми преимущества­ ми перед разрезными, хотя его коэффициент усиления также равен О дБ. Если полуволновый вибратор оказывается недостаточно эффективным в данных конкретных условиях, антенна может быть усложнена добавлением еще одного элемента - рефлектора, который значительно ослабляет прием с заднего направления и усиливает с главного. Для этого рефлектор выполняют немного длиннее вибратора и располагают сзади него на некотором расстоянии. Такая двухэлементная антенна носит название "Волновой канал". Благодаря рефлектору задний лепесток диаграммы направленности значительно уменьшается, а главный лепесток увеличивает­ ся и сужается. Поэтому коэффициент усиления антенны становится больше, чем у полуволнового вибратора. Еще больший коэффициент усиления может быть достигнут установкой дополнительных элементов впереди вибратора, 49
которые называются директорами. Разработано большое количество разных антенн типа "Волновой канал", отличающихся одна от другой числом директоров и расстоянием между ними. Антенны этого типа отличаются компактностью, жесткой конструкцией, малой ветровой нагруз­ кой, но обладают и существенными недостатками, которые ограничивают возможности их изготовления в домашних условиях. В качестве наружных, так же как и комнатных, используют рамочные антенны - двухэлементные и трехэлементные. Хотя они конструктивно сложнее двух- и трехэлементных антенн типа "Волновой канал", но обладают значительно большим коэффициентом усиления даже по сравне­ нию с пятиэлементными антеннами и лишены их недостатков. Рамочные антенны хорошо согласуются с фидером, поэтому их рекомендуют использовать в тех случаях, когда антенна "Волновой канал" не дает достаточно хороших результатов. Рамочные антенны получили широкое распространение также в условиях дальнего приема телевидения за границей зоны прямой видимости, для чего несколько таких антенн соединяются в синфазную систему. Это приводит к еще большему коэффициенту усиления и позволяет уверенно принимать такие слабые сигналы, принять которые другими антеннами практически оказывается невозможно. Антенны "Волновой канал" и рамочные относятся к узкополосным и способны принимать сигнал только по одному каналу, которому соответ­ ствуют размеры элементов антенны. При развитии многопрограммного телевещания возникла необходимость приема нескольких программ, пере­ даваемых по разным каналам. Для этого разработаны широкополосные антенны, способные примерно одинаково принимать группу каналов. К таким антеннам относятся зигзагообразные, логопериодические и "бегущей волны" . Там, где возможен прием нескольких программ , устанавливается широкополосная коллективная антенна или несколько антенн, рассчитанных на соответствующие частотные каналы, а также один широкополосный антенный усилитель или несколько для разных каналов. Типы антенн и усилителей подбирают так, чтобы гарантировать уверенный прием всех программ, принимаемых в данном населенном пункте, всеми абонентами, подключенными к этой коллективной антенне. Необходимо лишь отметить, что коэффициент усиления широкополосных антенн, как правило, значите­ льно меньше, чем узкополосных, а соединить несколько широкополосных антенн в синфазную систему не удается из-за невозможности согласования такой системы во всем диапазоне частот. Это ограничивает возможности использования широкополосных антенн, допуская их применение только там, где напряженность поля сигналов по всем принимаемым каналам достаточно велика. Большинство отечественных телецентров и ретрансляторов ведут телевизионные передачи при горизонтальной поляризации сигнала. При­ водимые в дальнейшем эскизы различных антенн рассчитаны именно на горизонтальную поляризацию. Однако некоторые ретрансляторы ведут свои передачи при вертикальной поляризации сигнала. Это требует поворота антенны на 90° вокруг горизонтальной оси, направленной на передатчик. 50
4.2. ПРОСТЕЙШИЕ АНТЕННЫ Простейшей телевизионной антенной, как уже было сказано, является разрезной полуволновый вибратор. Конструкция такой антенны показана на рис. 4.1 . Активная часть антенны - полуволновый вибратор - образована в 20 аа' Перекладина 30 Мачта Фидер Шлейф К телевизору Рис. 4.1 . Разрезной полуволновой вибратор двумя металлическими трубками диаметром 15".20 мм. Плечи вибратора четырьмя длинными шурупами (или винтами с гайками) через изоляцион­ ные втулки из пластмассы или с помощью обычных роликов крепятся на горизонтальной перекладине, установленной на вершине металлической или деревянной мачты. Перекладина обязательно должна быть изготовлена из изоляционного материала. Может быть использовано сухое дерево с покраской в несколько слоев масляной краской. Под головки шурупов или винтов подкладывают изоляционные шайбы, а отверстия в трубках вибратора делают диаметром, немного большим диаметра шурупов или винтов, чтобы они не касались трубок. Концы трубок нужно сплющить или вложить внутрь заглушки из дерева, чтобы предотвратить попадание влаги, а также свист, возникающий при сильном ветре. В принципе, трубки вибратора могут быть выполнены из любого металла, однако предпочти­ тельнее медь или латунь, к которым легко припаять симметрирующее устройство. Симметрирующее устройство, показанное на том же рисунке, выпол­ няют в виде четвертьволнового симметрирующего шлейфа из того же кабеля, из которого выполнен фидер. Расстояние между фидером и шлейфом должно быть выдержано постоянным по всей длине шлейфа. Для этого можно использовать гетинаксовые распорки. Фидер и шлейф должны подходить к концам вибратора снизу. Ниже шлейфа фидер можно изгибать в нужную сторону и крепить к мачте любым способом, но в пределах шлейфа изгибы нежелательны. Если используется металлическая мачта, она не должна оказаться в пространстве между шлейфом и фидером. Размеры антенны (В) и симметрирующего шлейфа (Ш) для любого из 12 метровых каналов сведены в табл. 4.1. Размеры перекладины, расстояние между ней и вибратором, а также расстояние между втулками выбирают произвольно. 51
Таб11ица 4.1 Размеры антенны разрезноi nодуводновыi вибратор Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 канала В, мм 2742 2322 1798 1633 1496 805 771 738 709 681 656 633 Ш,мм 1418 1202 932 848 778 420 402 386 370 356 343 331 Как отмечалось ранее, коэффициент усиления разрезного полуволнового вибратора равен О дБ, диаграмма направленности имеет вид восьмерки в горизонтальной плоскости (т. е . вибратор одинаково принимает сигнал и спереди, и сзади) и форму окружности в вертикальной плоскости (т. е. вибратор одинаково принимает сигнал с любых углов места). Антенна более простой конструкции - петлевой вибратор, называемый также шлейф~вибратор Пистолькорса, показана на рис. 4.2. Оба плеча этого в 60 а Петля Мачта Фидер Рис. 4.2 . Петлевой вибратор вибратора выполнены в виде короткозамкнутых шлейфов с длиной каждого, приблизительно равной 1/4 длины волны. Середина верхней неразрезанной части вибратора является точкой нулевого потенциала, что позволяет в этой точке крепить вибратор к металлической мачте без изоляции . Петлевой вибратор выполняют из тех же материалов, что и разрезной. Радиус закругления концов петлевого вибратора не имеет значения. В точках питания концы трубок можно расплющить . Коэффициент укорочения полуволнового петлевого вибратора значительно меньше зависит от диаметра трубки, чем коэффициент укорочения разрезного вибратора. Поэтому длина петлевого вибратора, выполненного из трубок диаметром 10" . 20 мм, практически остается неизменной. Механическое соединение петлевого вибратора с мачтой можно выполнять любым способом: сваркой, заклепочным или винтовым соединением без изоляции. Входное сопротивление петлевого вибратора составляет 292 Ома, но обычно приближенно его считают равным 300 Ом. Некоторые из первых отечественных телевизионных приемников имели симметричный антенный вход с входным сопротивлением также 300 Ом, и с такими тел евизорами петлевой вибратор мог соединяться симметричным высокочастотным кабелем КАТВ с волновым сопротивлением 300 Ом. Для подключения к 52
петлевому вибратору 75-омного коаксиального кабеля необходимо симмет­ рирующе-согласующее устройство в виде полуволновой петли, которое показано также на рис. 4.2. Полуволновая петля уменьшает входное сопротивление антенны в 4 раза, ее выполняют из кабеля любой марки. Длина петлевого вибратора В и длина петли в развернутом виде П для любого метрового канала приведены в табл. 4.2. Таблица 4.2 Размеры 111пе11иы полуволновый петлевой вибратор Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 жанала В,мм 2722 2302 1781 1616 1479 786 752 720 691 664 639 616 П,мм 1865 1581 1227 1116 1023 553 529 508 488 469 452 436 Если разрезной вибратор узкополосный и может принимать сигналы только того канала, на который рассчитана его длина, то пет левой вибратор имеет более широкую полосу пропускания. Поэтому он может удовлетво­ рительно принимать сигналы по двум-трем каналам, соседним по частоте. При этом необходимо иметь в виду, что второй и третий, пятый и шестой каналы не являются соседними по частоте, между ними значительный частотный интервал, как видно из табл. 1.1. Вместо четвертьволнового короткозамкнутого шлейфа симметрирова­ ние полуволнового разрезного вибратора можно осуществить с помощью устройства на ферритовом кольце, которое показано на рис. 3.5,а. Так же симметрирование и согласование с фидером петлевого вибратора можно выполнить без полуволновой петли с помощью такого же устройства на ферритовом кольце, но подключение этого устройства произвести согласно рис. 3.5,б. Такое симметрирование и согласование более компактно. Однако во втором случае сложнее герметизация, необходимая для наружной антенны во избежание попадания влаги. В то же время шлейф или петля в герметизации не нуждаются. Обе рассмотренные антенны (полуволновые разрезной и петлевой вибраторы) ориентируются по направлению на передатчик так, чтобы они располагались в IШоскости, перпендикулярной этому направлению. Однако ориентирование должно контролироваться по изображению на экране телевизора, которое должно иметь максимальную четкость по горизонтали и устойчивую синхронизацию, контрастность же картинки не обязательно должна получаться максимальной. Лучше всего ориентировать антенну при приеме телевизионной испытательной таблицы. Простейшие антенны в диапазоне дециметровых волн обычно не применяют, так как в этом диапазоне требуется получить от антенны ощутимое усиление из-за меньшей напряженности поля. 4.3. АНТЕННЫ ''ВОЛНОВОЙ КАНАЛ" Антенны типа "Волновой канал" получили широкое распространение в различных профессиональных устройствах радиосвязи и радиолокации. Большинство телевизионных коллективных и индивидуальных антенн 53
промышленного изготовления также являются антеннами типа "Волновой канал". Это связано с тем, что такие антенны достаточно компактны и обеспечивают получение большого коэффициента усиления при сравните­ льно небольших габаритах. Иногда антенну "Волновой канал", особенно в зарубежной литературе, называют антенной Уда - Яги по имени впервые описавших ее японских изобретателей. Антенна "Волновой канал" представляет собой набор элементов : активного - вибратора и пассивных - рефлектора и нескольких директо­ ров, установленных на одной общей стреле. Принцип действия антенны в следующем. Вибратор определенной длины, находящийся в электромагнитном поле сигнала, резонирует на частоте сигнала, и в нем наводится ЭДС. В каждом из пассивных элементов также наводится ЭДС, и они переизлучают вторичные электромагнитные поля. Эти вторичные поля, в свою очередь, наводят дополнительные ЭДС в вибраторе. Размеры пассивных элементов и их расстояния от вибратора должны быть выбраны такими, чтобы дополнительные ЭДС, наведенные в вибраторе вторичными полями, были в фазе с основной ЭДС, наведенной в нем первичным полем. Тогда все ЭДС будут складываться арифметически, обеспечив увеличение эффективности антенны по сравнению с одиночным вибратором. Для этого рефлектор делается немного длиннее вибратора, а директоры - короче . Симметричное расположение элементов антенны относительно направ­ ления на передатчик создает условия для сложения наведенных ЭДС в вибраторе только для сигнала, приходящего с главного направления. Сигналы, приходящие под углом к главному направлению, создают в вибраторе ЭДС, сдвинутые по фазе относительно основного, и поэтому складываются алгебраически так, как складываются векторы. Их векторная сумма получается меньше арифметической. Сигнал же, приходящий с заднего направления, создает в вибраторе наведенные ЭДС, противофазные основной, и они вычитаются. Таким образом, обеспечивается направленное свойство антенны, формируется узкая диаграмма ее направленности, что соответствует увеличению коэффициента усиления. Элементы антенн "Волновой канал", которые будут рассмотрены ниже, расположены в пространстве горизонтально, и такие антенны используют для приема сигналов с горизонтальной поляризацией, когда вектор напряженности электрического поля Е также горизонтален. Для приема · сигналов с вертикальной поляризацией антенна должна быть повернута на 90° так, чтобы ее элементы стали вертикальными. В связи с тем, что элементы антенны расположены в разных точках пространства, фазы наведенных в них первичным полем ЭДС будут зависеть от координат каждого элемента и их размеров, так как от длины элемента зависит его резонансная частота, а фаза наведенной ЭДС зависит от настройки элемента. Нужно также учесть, что телевизионный сигнал занимает сравнительно широкую полосу частотного спектра, и свойства антенны должны быть хотя бы примерно одинаковыми для всей полосы частот принятого сигнала. Наконец, для хорошего согласования антенны с фидером ее входное сопротивление должно иметь чисто активный характер. Отсюда становится ясно, насколько сложно проектирование антенн типа "Волновой канал", особенно при большом количестве элементов антенны. В
настоящее время разработано множество вариантов таких антенн с разным числом директоров различных размеров и с различным расстоянием между ними. Процесс проектирования многоэлементной антенны типа "Волновой канал" вообще не однозначен. Перед проектировщиком могут быть поставлены разные задачи: либо добиться максимального коэффициента усиления антенны, либо - максимального коэффициента защитного дей­ ствия, либо - наименьшей неравномерности коэффициента усиления в полосе принимаемых частот, либо - минимального уровня боковых лепестков диаграммы направленности или другие факторы. Кроме того, в процессе проектирования некоторыми размерами антенны приходится задаваться, а остальные получать в результате расчета. Этим объясняется то, что в разных источниках литературы приводятся различные размеры элементов антенн при одинаковом их числе. К сожалению, в литературе при описаниях антенн отсутствуют сведения о том, какие исходные данные были положены в основу проектирования данной конкретной антенны. Следует также учесть, что большинство вариантов многоэлементных антенн "Волновой канал" подобрано экспериментальным путем, что сильно осложняет возможности повторяемости таких конструкций. Многоэлементная антенна "Волновой канал", по принципу работы аналогичная многоконтурному полосовому фильтру, нуждается в тщатель­ ной настройке элементов. Известно, что как бы точно ни были подобраны индуктивности катушек и емкости конденсаторов многоконтурного фильт­ ра, он подлежит обязательной настройке по приборам в связи с тем, что невозможно заранее учесть разбросы различных паразитных параметров, таких как емкости монтажа и индуктивности рассеяния, активные сопроти­ вления катушек на высокой частоте и сопротивления потерь конденсаторов, индуктивности и сопротивления соединительных проводников. Аналогично и при изготовлении многоэлементной антенны "Волновой канал": даже точное соблюдение всех ее размеров не избавляет от необходимости выполнения тщательной настройки по приборам, так как невозможно учесть разбросы в ее конструкции, такие как непараллельность элементов в горизонтальной плоскости, скручивание несущей стрелы, неизбежное под нагрузкой из-за того, что всегда имеется неоднородная по длине трубы эллиптичность ее сечения, а скручивание стрелы приводит к тому, что элементы антенны уже не находятся в одной плоскости. Определенное влияние на работу антенны, которое невозможно учесть, оказывают находящиеся поблизости местные предметы, металлические и неметалличе­ ские. Наконец, невозможно абсолютно точно выдержать все размеры, всегда будут отклонения в пределах допусков, а при изменениях окружающей температуры эти отклонения увеличиваются. Антенну следует настраивать изменением длины каждого элемента и расстояний между ними при контроле формы диаграммы направленности, значения и характера входного сопротивления антенны. Настройка требует специальных полигонных условий, исключающих влияние местных пред­ метов, и специальных приборов: генератора метрового или дециметрового диапазона волн достаточно большой мощности, индикатора напряженности поля, измерителя полных сопротивлений антенн. Не всегда в процессе настройки удается одновременно добиться того, чтобы входное сопротив­ ление антенны было чисто активным и имело нужное значение. Приходится 55
мириться с полученным значением входного сопротивления антенны при его чисто активном характере. Но при этом кроме настройки антенны приходится также дополнительно осуществлять настройку ее согласования с фидером. Многоэлементные антенны "Волновой канал", используемые в профессиональной аппаратуре, подлежат обязательной индивидуальной настройке на заводе, а в состав аппаратуры входит устройство, позволяю­ щее корректировать согласование антенны с фидером в процессе эксплуата­ ции. Радиолюбители, занимающиеся постройкой многоэлементных антенн типа "Волновой канал", конечно, не имеют возможности выполнить даже приблизительную настройку антенны, а большинство из них полагает, что антенна, изготовленная точно по чертежам, должна обеспечивать нормаль­ ную работу. К сожалению, дело обстоит совсем наоборот. Чем больше элементов содержит антенна, тем сложнее ее настройка и, с другой стороны, тем хуже оказываются фактические характеристики ненастроенной антенны. В первую очередь при расстройке антенны страдает ее диаграмма направленности. Она становится асимметричной, максимум ее главного лепестка отклоняется от оси антенны, расширяются боковые и задний лепестки. В связи с тем, что ухудшается соотношение между площадью главного лепестка и площадью остальных лепестков, падает коэффициент усиления антенны. Входное сопротивление антенны приобретает значитель­ ную реактивную составляющую) а его активная составлкющая сильно отличается от номинального значения, которое она должна иметь по паспорту. В результате сильно нарушается согласование антенны с фидером. Это приводит к тому, что значительная часть энергии сигнала, принятого антенной, отражается от фидера и излучается обратно в пространство, не поступая на вход телевизионного приемника. Таким образом, резко ухудшаются все без исключения характеристики антенны, подобно тому, как радиоприемник с расстроенными контурами не обладает ни нужной чувствительностью, ни нужной избирательностью. Порой такой приемник вообще не способен принимать радиосигналы. Всем этим объясняются частые разочарования радиолюбителей, которые, построив и установив сложную многоэлементную антенну типа "Волновой канал", сталкиваются с тем, что не получают ожидаемых результатов. Практика показывает, что антенна "Волновой канал" не нуждается в настройке и обеспечивает получение паспортных характеристик, если она содержит не более трех элементов: вибратор, рефлектор и только один директор. Коэффициент усиления такой антенны составляет 6 дБ, что вполне достаточно для ее использования в зоне ближнего приема. Если же такого коэффициента усиления окажется недостаточно, радиолюбителям не реко­ мендуется заниматься постройкой многоэлементных антенн типа "Волновой канал", а следует отдать предпочтение антеннам друmх типов, которые могут обеспечить получение больших коэффициентов усиления и не нуждаются в настройке. Следует отметить еще одну неприятность, связанную с использованием многоэлементных антенн типа "Волновой канал". Обычно эти антенны содержат петлевой вибратор Пистолькорса. Сам петлевой вибратор имеет входное сопротивление около 300 Ом и хорошо согласуется с фидером из коаксиального кабеля с волновым сопротивлением 75 Ом путем применения 56
полуволновой петли. Петля уменьшает входное сопротивление в 4 раза, с 300 до 75 Ом, и обеспечивает симметрирование. При добавлении к петлевому вибратору пассивных элементов входное сопротивление антенны в значительной мере уменьшается. Так, входное сопротивление пятиэле­ ментной антенны в зависимости от ее размеров может находиться в пределах 40".120 Ом. Будучи дополнительно уменьшенным в 4 раза полуволновой петлей, оно падает до 10".30 Ом, что приводит к резкому рассогласованию антенны с фидером. За счет отражения значительной части энергии принятого сигнала и ее излучения обратно в пространство значительно уменьшается коэффициент усиления антенны. В условиях высокого уровня напряженности поля на небольшом расстоянии от передатчика такая потеря усиления антенной не опасна: главной задачей остается защита от помех за счет узкой диаграммы направленности. Однако если многоэлементную антенну устанавливали из-за того, что более простая антенна оказалась недостаточно эффективной, такое решение оказывается ошибочным. Дело осложняется тем, что в литературе при описании многоэлементных антенн "Волновой канал" не указываются значения их входного сопротивления, так как оно очень сильно зависит от настройки антенны. Измерить же входное сопротивление антенны в любительских условиях достаточно трудно, а не зная его, невозможно правильно выбрать схему согласующего устройства. Двухэлементные антенны "Волновой канал" применяют редко, так как их характеристики ненамного лучше характеристик одиночного вибратора. Поэтому рассмотрим трехэлементную антенну, которая показана на рис. 4.3. Элементы антенны выполнены из металлической трубки диаметром 12- На телецентр ~ Стрела Мачта Рис. 4.3 . Трехэлементная антенна "Волновой канал"'' 20 мм. Мачта и стрела могут быть металлическими. При этом элементы антенны должны быть надежно электрически соединены со стрелой с помощью пайки или сварки. Если стрела выполняется из изоляционного материала, специально соединять между собой элементы антенны не нужно. Расположение элементов антенны соответствует горизонтальной поляриза­ ции сигнала. Если необходимо принимать сигнал с вертикальной поляриза­ цией, антенна поворачивается так, чтобы ее элементы заняли вертикальное положение. Однако при этом верхняя часть мачты длиной, примерно равной длине рефлектора, должна быть выполнена из изоляционного материала. Подключение фидера производится с помощью полуволновой петли, как 57
это показано на рис. 4.2 . Входное сопротивление антенны рекомендуемых размеров примерно составляет 150 Ом, поэтому имеется рассогласование антенны с фидером. Однако в условиях ближнего приема более важным является то, что суженная по сравнению с одиночным вибратором диаграмма направленности ослабляет прием помех с других направлений и отраженных сигналов. Размеры антенны и длина петли в развернутом виде приведены в табл. 4.3 . Таблица 4.3 Размеры трехэлементной антенны "Волновой канал", мм Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 канала р 3350 2840 2200 2000 1830 990 950 905 870 840 805 780 в 2760 2340 1790 1620 15JO 815 780 745 720 690 665 640 д 2340 2000 1550 1400 1290 690 660 630 610 585 560 545 а 900 760 ' 590 535 490 270 255 240 230 225 220 215 в 600 510 395 355 330 180 170 160 155 150 145 140 п 1865 1581 1227 1116 1023 553 529 508 488 469 452 436 Коэффициент усиления трехэлементной антенны "Волновой канал" указанных размеров составляет 5, 1... 5,6 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала на выходе антенны в 1, 8... 1,9 раз по сравнению с одиночным полуволновым вибратором. Угол раствора главного лепестка диаграммы направленности по половинной мощности составляет 70°. Трехэлементная антенна, установленная на мачте высотой 15. "20 м, при равнинной местности может обеспечить нормальный прием телевизионных передач на расстоянии до 60 км от передатчика мощностью 5 кВт при высоте передающей антенны 200 м. На рис. 4.4 представлена пятиэлементная антенна "Волновой канал". От трехэлементной антенны она отличается двумя дополнительными директо- На телецентр Мачта Рис. 4.4. Пятиэлементная антенна "Волновой канал" 58
рами и размерами элементов. В связи с пониженным входным сопроти­ влением антенны, которое из-за неизбежной расстройки даже приблизите­ льно указать невозможно, фидер к антенне следует подключать с помощью четвертьволнового короткозамкнутого шлейфа, показанного на рис. 4.1 . размеры этой антенны приведены в табл. 4.4. Таблица 4.4 Размеры. n•'tизлементной антенны. "ВоJIВоаой канал", мм Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 жанала р 3130 2650 2060 1870 1710 840 840 800 760 700 710 680 в 2760 2340 1790 1620 1510 730 690 680 660 605 580 550 Дl 2510 2130 1650 1500 1370 720 680 660 640 610 580 560 Д2 2490 2100 1630 1485 1360 720 680 660 610 610 580 560 Д3 2430 2060 1600 1450 1330 700 660 650 610 610 570 530 а 1200 1030 790 720 660 325 310 300 290 260 260 240 в 730 620 480 435 400 210 210 210 160 190 190 250 с 700 590 460 420 380 500 530 490 450 445 390 385 d 740 625 485 440 400 420 365 370 380 315 350 340 ш 1418 1202 932 848 778 420 402 386 370 356 343 331 Коэффициент усиления пятиэлементной антенны при условии ее точной настройки для указанных размеров составляет примерно 8,6 ... 8,9 дБ, что соответствует увеличению сигнала на выходе антенны в 2,7 ... 2,8 раз по сравнению с одиночным полуволновым вибратором. Угол раствора диаграммы направленности по половинной мощности составляет 50°. Если антенна не настраивалась, ее параметры могут оказаться хуже, чем у трехэлементной антенны. Помимо пятиэлементных разработаны и в некоторых литературных источниках публикуются размеры семиэлементных, одиннадцатиэлемент­ ных антенн "Волновой канал", а также с еще большим числом элементов. Такие антенны здесь не рассматриваются по следующим причинам. Как уже отмечалось, без тщательной настройки такие антенны, даже выполненные точно по чертежам, обладают плохими характеристиками. Кроме того, с увеличением числа элементов сужается полоса пропускания антенны. Так, полоса пропускания семиэлементной антенны типа "Волновой канал" составляет примерно 5 °/о частоты, на которую она настроена. Поэтому при приеме сигнала по первому частотному каналу (средняя частота 52,9 МГц) полоса пропускания антенны составит всего 2,65 МГц, т. е. значительно меньше полосы частот, занимаемой спектром телевизионного сигнала, которая примерно равна 7 МГц. Даже на пятом канале полоса пропускания этой антенны оказывается недостаточной. А если в диапазоне 6-12-го каналов или в дециметровом диапазоне полоса пропускания многоэлементной антенны оказывается достаточно широкой, из-за неизбеж­ ной расстройки такие самодельные антенны оказываются бесперспективны­ ми. Наконец, в условиях ближнего приема нет никакой необходимости в установке таких сложных антенн. Что касается дальней части зоны прямой видимости или зоны полутени, то там необходимо использовать антенны с повышенным или большим 59
коэффициентом усиления, который расстроенная антенна обеспечить не может, и для получения такого коэффициента усиления приходится использовать синфазное соединение нескольких сравнительно простых антенн, которые не нуждаются в настройке и хорошо согласуются с фидером. 4.4. РАМОЧНЫЕ АНТЕННЫ В тех конкретных условиях приема телевизионных передач, когда простейшие антенны или трехэлементная антенна типа "Волновой канал" не могут обеспечить получение на экране телевизора удовлетворительного качества изображения, можно рекомендовать двухэлементную рамочную антенну, которая иначе называется обычно антенной "Двойной квадрат". Рамочные антенны сочетают повышенный коэффициент усиления с про­ стотой конструкции и отсутствием необходимости настройки при сравните­ льно узкой полосе пропускания. Узкополосные антенны по сравнению с широкополосными обладают таким дополнительным преимуществом, как частотная избирательность. Благодаря этому на вход телевизионного приемника не могут проникнуть помехи от других телевизионных пере­ датчиков, работающих на соседних по частоте каналах, если по каким-либо причинам возникли благоприятные условия распространения их сигналов в данном направлении. Особенно важна частотная избирательность антенны в условиях слабого сигнала. Дело в том, что нередки случаи, когда необходимо обеспечить прием слабого сигнала от удаленного передатчика, но поблизости работает мощный передатчик другой программы на соседнем канале. В таких условиях частотной избирательности телевизионного приемника может не хватить. Кроме того, как известно, интенсивная помеха, поступая на первый же нелинейный элемент схемы приемника (электронную лампу, транзистор или микросхему), приводит к перекрестной модуляции сигнала этой помехой. В последующих каскадах избавиться от этой помехи в приемнике уже невозможно. Поэтому ослабление такой помехи за счет частотной избирательности антенны имеет очень важное значение. Наибольшее распространение получили двухэлементные рамочные антенны, хотя иногда используют также и трехэлементные рамочные антенны. Впервые предложил использовать эти антенны для приема телевидения советский энтузиаст дальнего приема С.К. Сотников. Его первая статья с описанием двухэлементных рамочных антенн была помещена в журнале "Радио", 1959 г., No 4, с. 31-32. Многочисленные эксперименты радиолюбителей подтвердили их эффективность. Антенны с числом рамок более трех не используют по тем же самым причинам, по которым нецелесообразно применение многоэлементных антенн "Волновой канал": необходимость тщательной настройки, без которой параметры антенны от увеличения числа элементов не улучшаются. Двухэлементная рамочная антенна показана на рис. 4.5 . Рамки антенны имеют квадратную форму, а по углам могут иметь закругления произволь­ ного радиуса, не превышающего примерно 1/10 стороны квадрата. Рамки выполняют из металлической трубки диаметром 10".20 мм для антенн 1-5-го каналов или 8.. .15 мм для антенн 6-12-го каналов. Как и при 60
Рис. 4.5. Двухэлементная рамочная антенна изготовлении других антенн, металл может быть любым, но предпочтите­ льнее медь или латунь. Верхняя стрела соединяет середины обеих рамок, а нижняя стрела изолирована от вибраторной рамки и крепится к пластине, изготовленной из гетинакса, текстолита или оргстекла толщиной 6".8 мм и размерами 30 х 60 мм. К этой же пластине крепятся концы вибраторной рамки винтами с гайками, для чего концы рамки можно расплющить. Стрелы могут быть выполнены металлическими или из изоляционного материала - текстолита или винипласта. В этом случае специально соединять рамки между собой нет необходимости. Мачта должна быть деревянной, по крайней мере ее верхняя часть. Металлическая часть мачты должна заканчиваться на 1,5 м ниже антенны. Рамки антенны располагают одна относительно другой так, чтобы их воображаемые центры (точки пересечения диагоналей квадратов) находились на горизонтальной прямой, направленной на передатчик. Крепление антенны к мачте производится в центре тяжести. Фидер подключается к концам вибраторной рамки с помощью четверть­ волнового короткозамкнутого симметрирующего шлейфа из того же кабеля, что и фидер. Шлейф и фидер должны подходить к антенне вертикально снизу, расстояние между ними должно быть постоянным по всей длине uшейфа, для чего можно предусмотреть распорки из гетинакса. Можно также закрепить фидер и шлейф на изоляционной пластине, к которой хрепятся нижняя стрела и концы вибраторной рамки, изготовив ее в виде бухвы Т. При этом в пластине сверлят небольшие отверстия, а фидер и шлейф привязывают к ней капроновой леской. Использовать металлические элементы их крепления нежелательно. Для обеспечения жесткости можно выполнить шлейф из двух металличе­ схих трубок, соединенных верхними концами с концами вибраторной рамки. В этом случае фидер пропускают внутри правой трубки снизу вверх, оплетку хабеля припаивают к правому, а центральную жилу - к левому концам вибраторной рамки. Трубки шлейфа в нижней части замыкаются перемыч­ кой, перемещением которой можно подстроить антенну на максимум принимаемого сигнала. По данным С.К. Сотникова, коэффициент усиления двухэлементной рамочной антенны, выполненной по рекомендованным им размерам, 61
составляет 8...9 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала в 2,5 ".2,8 раз по сравнению с напряжением сигнала на выходе полуволнового вибратора. Входное сопротивление этой антенны находится в пределах 70".80 Ом. Размеры двухэлементной рамочной антенны, рекомендованные С.К. Сотниковым для любого из 12 метровых телевизионных каналов, приведены в табл. 4.5 . Таблица 4.5 Размеры двухэлеме11111ых рамочных антенн метровых волн, мм Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 t1 12 . канала в 1450 1220 930 840 770 410 390 370 360 345 330 320 р 1630 1370 1050 950 870 460 440 420 405 390 375 360 А 900 760 580 530 480 250 240 230 220 210 210 200 н 4500 3800 2900 2600 2400 1280 1230 1180 1130 1090 1050 1000 ш 1500 1260 970 880 800 430 410 390 375 360 350 335 т 1000 840 640 580 530 280 270 260 250 240 230 220 В своей книге "Антенны любительских радиостанций" (М.: ДОСААФ, 1962) В.П. Шей.ко приводит другие размеры двухэлементных рамочных антенн, которые можно вычислить по следующим формулам: В=О,26Л, Р =О,31Л, А =О,18Л, где ). - длина волны канала изображения Ли или средняя длина волны принимаемого частотного канала А.с, которые приведены в табл. 1.1 . Остальные размеры антенны берутся такими же, как указано в табл . 4.5. Для антенны таких размеров В.П. Шейко указывает, что коэффициент усиления составляет 9 ... 11 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала в 2,8 . .. 3,5 раз по сравнению с напряжением сигнала на выходе полуволнового вибратора. Входное сопротивление такой антенны около 100 Ом. Исходя из приведенных значений коэффициента усиления, можно сделать вывод о том, что по усилению двухэлементная рамочная антенна эквивалентна пятиэлементной антенне "Волновой канал" или немного эффективнее ее, но имеет меньшие габариты и лишена ее недостатков, так как не нуждается в настройке, хорошо согласуется с фидером и обладает хорошей повторяемостью параметров. Это объясняется тем, что активной приемной частью каждой рамки являются ее верхняя и нижняя горизонта­ льные части. Получается, что двухэлементная рамочная антенна содержит четыре элемента и эквивалентна двухэтажной синфазной решетке, собранной из двухэлементных антенн "Волновой канал". Влияние дополнительных двух элементов второго этажа оказывается сильнее, чем добавление двух директоров к двухэлементной антенне "Волновой канал", за счет сужения диаграммы направленности в вертикальной плоскости, а это очень важно в условиях дальнего приема, когда сигнал приходит с линии горизонта под малым углом места. Наличие же всего двух элементов, взаимодействующих в каждом этаже, обеспечивает стабильность параметров антеIШЫ и их независимость от естественных разбросов в размерах. Благодаря этому 62
отпадает необходимость индивидуальной настройки каждой антенны .и обеспечивается хорошее согласование ее с фидером. В качестве наружной антенны можно также использовать трехэлемент­ ную рамочную антенну, аналогичную показанной на рис. 3.6. Отличие наружной антенны от комнатной лишь в том, что ее рамки для большей прочности должны быть выполнены из металлической трубки или прутка диаметром 6.. .10 мм, а стрелы и пластина изолятора - более толстыми. ()с"tальные размеры для антенны дециметрового диапазона волн должны соответствовать указанным в табл. 3.2 . В связи с тем, что полоса пропускания антенны в дециметровом диапазоне охватывает сразу несколь­ ко частотных каналов, размеры даются не для одного канала, а для группы каналов, соседних по частоте. Трехэлементную рамочную антенну также можно использовать в диапазонах метровых волн. Размеры такой антенны для любого из 12 частотных каналов приведены в табл. 4.6. Таблица 4.6 Размеры трехэлемен111Ых рамочных антенн метровых волн, мм Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 жанала д 1255 1060 825 750 688 370 354 340 325 312 300 290 в 1485 1260 975 890 812 438 418 400 385 370 357 345 р 1810 1530 1190 1080 990 532 510 488 470 450 435 420 А 630 532 412 375 345 185 177 170 163 157 150 145 Б 915 775 600 545 500 270 258 246 237 228 220 210 н 5600 4600 3600 3200 3000 1680 1600 1500 1450 1400 1350 1300 ш 1500 1260 970 880 800 430 410 390 375 360 350 335 т 1000 840 640 580 530 280 270 260 250 240 230 220 Рамки и верхнюю стрелу антенны метровых волн для достаточной прочности выполняют из трубки диаметром 10 ... 15 мм, а расстояние между концами вибраторной рамки увеличивают до 50 мм. Как отмечалось, коэффициент усиления трехэлементной рамочной антенны указанных размеров по данным В.П. Шейко составляет 14... 15 дБ, что значительно превышает коэффициент усиления многоэлементных антенн "Волновой канал". Для сравнения напомним, что коэффициент усиления семиэлементной антенны "Волновой канал" равен 10 дБ, одиннадцатиэле­ ментной - 12 дБ, шестнадцатиэлементной - 13,5 дБ. Причем эти значения соответствуют точно настроенным антеннам. При изготовлении же антенн "Волновой канал" в любительских условиях без их тщательной настройки указанные значения коэффициентов усиления в лучшем случае следует уменьшить на 3 дБ. Если учесть, что трехэлементная рамочная антенна не нуждается в настройке, ее преимущества очевидны. Большой коэффициент усиления рамочных антенн указывает на доста­ точно малую ширину лепестка диаграммы направленности. Поэтому такие антенны необходимо ориентировать на передатчик более тщательно. Можно рекомендовать следующий способ. Регулятором контрастности телевизора установить минимальную контрастность, при которой еще сохраняется синхронизация. Затем подстроить соответствующими регуля- 63
торами частоты строчной и кадровой разверток и вновь уменьшить контрастность до срыва синхронизации . После этого скорректировать ориентировку антенны до восстановления синхронизации . Можно вновь уменьшить контрастность и подориентировать антенну. На равнинной местности, как правило, достаточно ориентировать антенну только по азимуту при сохранении горизонтального положения ее оси. В условиях же горной местности часто приходится также ориентировать антенну и по углу места. наклоняя ее ось, когда сигнал приходит не с линии горизонта, а с вершины какой-либо горы, являющейся его переизлучателем . Двухэлементную антенну можно использовать на расстоянии до пере­ датчика, примерно равном 70 % расстояния прямой видимости, а трехэлементную - вплоть до границы прямой видимости, конечно, при достаточной мощности передатчика. Если же принимается сигнал от передатчика малой мощности и даже в ближней части зоны прямой видимости, полуволновый вибратор или трехэлементная антенна "Волно­ вой канал" не обеспечивает хорошего приема, двухэлементная рамочная антенна (а тем более трехэлементная рамочная антенна) позволит достичь увеличения уровня сигнала на входе телевизора . Иногда либо из-за удаленности от передатчика, либо из-за недостаточной мощности этого передатчика контрастность изображения на экране телевизора оказывается недостаточной, а на экране цветного телевизора получается только черно­ белое изображение и получить цветное изображение не удается. В этих случаях использование рамочных антенн также позволяет получить хоро­ ший эффект. 4.5. ЗИГЗАГООБРАЗНЬIЕ АНТЕННЫ Если антенны типа "Волновой канал" и рамочные узкополосные, то зигзагообразные антенны широкополосные и могут работать в широком диапазоне частот. В пределах того диа­ пазона частот, на который рассчитана зигзагообразная антенна, она обладает сравнительно постоянными параметра­ ми, удовлетворительно согласуется с фидером, а ее коэффициент усиления изменяется в небольшой степени. Еще одно из достоинств этих антенн - воз­ можность легкого изготовления в до­ машних условиях, так как зигзагообраз­ ные антенны могут быть выполнены из подручных материалов . Впервые зигза­ гообразная антенна описана в радиолю­ бительской литературе К.П. Харченко в журнале "Радио", 1961 г., No 3, а ее разновидности многократно публикова­ лись в последующие годы . Одна из простейших зигзагообразных антенн по­ казана на рис. 4.6. В качестве мачты 1 используется деревянный брусок сече- 64 f Рис. 4.6. Проволочная зигзагообразная антенна
иием 60 х 60 мм, к которому крепятся под углом 90° две рейки 2, выполненные из деревянных брусков сечением 40 х 40 мм. Рейки необходи­ мо врезать в мачту заподлицо, а затем скрепить с ней болтами с гайками. В верхней и нижней частях мачты к ней крепятся гвоздями или шурупами две IJJJЗНКИ 3 из листовой меди, латуни или белой жести размерами 20 х 300 мм. Еще четыре такие же планки устанавливаются на концах реек, но эти планки изолируют от реек прокладками из гетинакса. К мачте посредине между рейками крепится пластина 4 из гетинакса размерами 80 х 300 мм, а к ней - две металлические пластинки 5 в форме сегментов радиусом 340 мм, хордой 300 мм и стрелой 35 мм. Ширина просвета между пластинками в наиболее узкой части должна получиться равной 10 мм. Полотно антенны выполняется обмоточным, монтажным проводом или антенным канатиком произвольного диаметра, который в точках изгиба припаивается к планкам 3 и пластинкам 5. Полотно образовано тремя параллельными проводами с точками питания на пластинках 5. Верхняя и нижняя планки при работе антенны оказываются в точках нулевого потенциала во всем диапазоне принимаемых волн, что позволяет не изолировать их от мачты и обойтись без ССУ при использовании в хачестве фидера 75-омного коаксиального кабеля. Кабель проходит по мачте вверх до нижней планки, затем прокладывается между проводами левой части зигзага к точкам питания. Здесь оплетка кабеля припаивается к левой пластинке, а центральная жила - к правой. Размеры, показанные на рис. 4.6 без скобок, относятся к антенне, рассчитанной на прием телевизионного сигнала в диапазоне с первого по пятый телевизионный канал (диапазоны 1 и II). При этом согласование антенны с фидером характеризуется коэффициентом бегущей волны в фидере, превышающим 0,45, что соответствует передаче мощности сигнала к телевизору не менее 85 %. Коэффициент усиления антенны по диапазону изменяется в пределах 4,3".7,9 дБ с максимумом вблизи 3-го частотного канала. Такая же антенна может быть выполнена для приема сигнала в диапазоне 111 (6-12-й каналы). Размеры такой антенны показаны на рисунке в скобках. Длина планок берется равной 150 мм, изоляционная пластина 4 - размерами 80 х 150 мм, а металлические пластины 5 в форме сегментов радиусом 97 мм, хордой 150 мм и стрелой 35 мм. В связи с тем, что относительная ширина этого диапазона меньше, согласование антенны с фидером получается лучше: коэффициент бегущей волны в фидере пре­ вышает 0,65 (к телевизору передается более 96 о/о принятой антенной мощности сигнала). Коэффициент усиления антенны изменяется по диапа­ зону в пределах 4,8".6,9 дБ. Антенна таких же размеров и с такими же характеристиками может быть получена, если вместо каждой из шести металлических планок установить на мачте и рейках по три ролика от электропроводки. При этом у каждой группы роликов провода полотна необходимо замкнуть между собой припайкой проволочных перемычек. Наконец, полотно антенны можно выполнить из металлической полосы шириной 120 мм (1-5-й каналы) или 70 мм (6-12-й каналы). Размеры антенны остаются прежними. Полотно этой конструкции может быть образовано из восьми полос, которые соединяются 65
по углам зигзага пайкой, или одной длинной полосой, которая перегибается по углам зигзага. От реек полосы по-прежнему изолируются. Другой вариант зигзагообразной антенны показан на рис. 4.7 . Антенна представляет собой металлическое кольцо или деревянный обруч с проложенным по поверхности обруча проволочным кольцом. Проволоку можно закрепить к поверхности деревянного обруча скобками. Кольцо или Луч Мачта Рис. 4. 7 . Кольцевая зигзагообразная антенна Рис. 4.8. Зигзагообразная антенна с рефлектором обруч крепят на деревянной мачте. В центре кольца к мачте на изоляцион­ ном основании устанавливают две полукруглые металлические пластины, выполненные из листовой меди, латуни или белой жести радиусом 50 мм. Каждую пластину соединяют с кольцом пятью лучами, расположенными под одинаковыми углами. Затем лучи соединяют между собой пятью перемычками, расположенными также на одинаковом расстоянии одна от другой. Проволочное кольцо, лучи и перемычки можно изготовить из антенного канатика или медного провода диаметром 1,5 ... 3,0 мм. Все соединения нужно тщательно пропаять. Прокладка и подключение кабеля, которое производится также без ССУ, показаны на том же рисунке. Кольцевая зигзагообразная антенна указанных размеров способна принимать сигналы всех 12 каналов метрового диапазона волн. Антенна удовлетворительно согласуется с 75-омным коаксиальным кабелем : на каналах с третьего по двенадцатый согласование хорошее, на первом и втором - несколько хуже. Коэффициент усиления антенны плавно нарастает при увеличении номера канала примерно от 0,5 дБ на первом канале до 11,5 дБ иа двенадцатом. Такое изменение коэффициента усиления соответствует необходимости, так как с уменьшением длины волны сигнала при постоянных напряженности поля и коэффициенте усиления антенны 66
мапряжение сигнала на выходе антенны должно пропорционально умень­ шаться. Рассмотренные конструкции зигзагообразных антенн имеют два одина­ J[ОВЫХ лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, "аксимумы которых направлены перпендикулярно плоскости полотна антенны. Таким образом, эти антенны принимают сигнал как спереди, так и сзади, подобно одиночному полуволновому вибратору, что создает опасность приема помех с заднего направления. Значительно улучшить работу зигзагообразной антенны можно за счет ее усложнения добавлением рефлектора (рис. 4.8). Рефлектор образован горизонтальными металличе­ СJ[ИМИ трубками, прикрепленными к мачте, а полотно антенны отодвинуто от плоскости рефлектора на некоторое расстояние А. В точках нулевого потенциала в верхней и нижней частях полотно антенны металлическими стойками крепят к мачте, которая также может быть металлической. В средней части такими же двумя стойками к мачте крепят изоляционную пластину, на которой закреплены углы полотна антенны в точках питания. Диаметр трубок рефлектора можно выбирать произвольно, а их длина Р для антенны 1-5-го каналов должна составлять 3100 мм, для антенны 6-12-го J[аналов 890 мм, расстояние между полотном антенны и плоскостью рефлектора А для 1-5-го каналов 600 мм, для 6-12-го каналов - 340 мм, расстояние между трубками рефлектора Б для антенны 1-5-го каналов должно быть 290 мм, для антенны 6-12-го каналов 193 мм. Размеры полотна антенны такие же, как на рис. 4.6 . Таким образом, рефлектор содержит 14 трубок. Размеры изоляционной пластины выбирают произвольно. Кабель к этой антенне прокладывают следующим образом: по мачте вверх, по нижней стойке, затем по левой части антенного полотна до точек питания. Здесь оплетку припаивают к углу левой части полотна, а централь­ ную жилу - к углу правой части. Диаграмма направленности этой антенны имеет только один главный лепесток, а задний прак­ тически отсутствует. Согласование антенны 1-5-го каналов с фидером получается не очень хорошим, так как для его улучшения следовало бы увеличить расстояние А, но это конструктивно сложно. У антенны 6-12-го каналов согласование зна­ чительно лучше. Коэффициент уси­ ления антенны 1-5-го каналов плавно нарастает от 7,8 дБ на первом канале до 14 дБ на пятом, а антенны 6-12-го каналов изме­ няются в меньших пределах от 7,8 до 10 дБ. Еще одна зигзагообразная ан­ тенна показана на рис. 4.9. Она также содержит рефлектор и об- Мачта --.. 1. Фидер ---. 1-11 Рис. 4.9 . Зигзагообразная антенна с рефлектором 67
ладает такими же характеристиками, как и предыдущая, но рассчитана на вертикальную поляризацию сигнала. Рефлектор этой антенны образован металлической рамой, закрепленной на металлической мачте. К раме припаивают 15 вертикально натянутых проводов диаметром 0,8 .. .1,2 мм. Для улучшения согласования антенны с фидером ее размеры целесообразно выбирать конкретно для того частотного канала, сигнал которого будет приниматься этой антенной. При выборе размеров антенны под конкретный канал удается также получить больший коэффициент усиления антенны, чем при выполнении широкополосной антенны. Это особенно важно для антенны вертикальной поляризации, где напряженность поля обычно бывает меньше, чем при горизонтальной поляризации. Размеры антенны, показанной на рис. 4.9, приведены в табл. 4.7 . Таблица 4.7 Размеры зигзагообразной антенны с рефлектором, мм Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Iа11ала в 1710 1450 1130 1025 950 510 485 465 450 430 415 400 р 4830 4090 3190 2890 2650 1430 1360 1310 1260 1210 1160 1120 н 2600 2200 1800 1600 1500 900 800 750 700 650 625 600 а 870 725 570 500 455 240 230 220 210 205 200 195 Если полотно антенны выполнено из металлической трубки диаметром 8.. .16 мм для 1-5-го каналов и 4... 8 мм для 6-12-го каналов, по данным К.П. Харченко коэффициент усиления антенны составляет 9 дБ. Сравнение зигзагообразных антенн с рамочными позволяет сделать следующие выводы. Конструктивно зигзагообразные антенны проще, легко могут быть изготовлены в домашних условиях из подручных материалов и не нуждаются в согласующем устройстве. Основное достоинство зигзаго­ образных антенн в том, что они могут быть выполнены широкополосными для использования там, где возможен прием нескольких телевизионных программ. Однако рамочные антенны имеют значительно меньшие габа­ риты и при сравнимых размерах более эффективны. 4.6. АНТЕННЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЪI Антеннами бегущей волны принято называть направленные антенны, вдоль геометрической оси которых распространяется бегущая волна принимаемого сигнала. Обычно антенна бегущей волны состоит из собирательной линии, к которой подключено несколько вибраторов, расположенных на одинаковом расстоянии один от другого. Наведенные электромагнитным полем ЭДС в вибраторах складываются в собиратель­ ной линии в фазе и поступают в фидер. Коэффициент усиления антенны бегущей волны определяется длиной собирательной линии и пропорциона­ лен отношению этой длины к длине волны принимаемого сигнала. Кроме того, коэффициент усиления антенны зависит от направленных свойств вибраторов, подключенных к собирательной линии. Хотя по определеншо к антеннам бегущей волны должны относиться и такие антенны, как антенны типа "Волновой канал", однако обычно их выделяют в отдельную группу. У 68
антенны "Волновой канал" один вибратор активный, остальные - пассив­ вые, лишь переизлучающие принятую ими энергию сигнала, которая частично аккумулируется активным вибратором. У антенны бегущей волны все вибраторы активные, принятая ими энергия сигнала передается в собирательную линию. Если антенны "Волновой канал" являются узкопо­ лосными и способны эффективно принимать сигнал только по одному определенному частотному каналу, которому соответствуют их размеры, то антенны бегущей волны широкополосные и совершенно не нуждаются в настройке. Одна из возможных конструкций телевизионных антенн бегущей волны, предложенная В.Д. Кузнецовым, показана на рис. 4.10. Собирательная JJИНИЯ образована двумя металлическими трубками диаметром 22 ... 30 мм и ~22."30 ---+-Jt-~ ~ а) о) f'К-75--и Рис. 4.10. Антенна бегущей волны .8} представляет собой двухпроводную линию переменного волнового сопро­ тивления. Для этого она выполнена расходящейся под небольшим углом, что обеспечивается установкой небольших изоляционных пластинок из оргстекла между трубками собирательной линии у ее концов и в середине. К каждой из трубок собирательной линии под углом 60° присоединены трубки такого же диаметра, которые образуют шесть вибраторов, согнутых под углом 120°. Такие вибраторы обеспечивают значительное уменьшение заднего лепестка диаграммы направленности антенны, благодаря чему в большей части рабочего диапазона КЗД антенны оказывается не менее 14 дБ. Трубки собирательной линии скреплены между собой расположенными сверху и снизу пластинами из изоляционного материала, средняя из которых используется для укрепления антенны на мачте. Фидер подключают к антенне с помощью короткозамкнутого шлейфа, 69
образованного двумя металлическими трубками с перемычкой в нижней части. Фидер в виде 75-омного кабеля входит внутрь левой трубки шлейфа снизу. К его концу подключен отрезок 50-омного кабеля, который служит трансформатором. Другой конец этого отрезка кабеля выходит через верхний конец левой трубки шлейфа. Здесь оплетка кабеля припаивается к левой трубке шлейфа, а центральная жила - к правой. Длина шлейфа 1100 мм и трансформатора 700 мм выбраны так, что в диапазоне 1-5-го каналов они соответствуют примерно 1/4 длины волны, а в диапазоне ()-12-го каналов - 3/4 длины волны, если брать среднюю длину волны этих диапазонов. Это обеспечивает приемлемое согласование антенны с фидером. Диаметр трубок, из которых выполнен короткозамкнутый шлейф, может быть произвольным. Антенна является 12-канальной с коэффициентом усиления на 1-2-м каналах 3,5 дБ, на 3-5-м каналах 4,6 дБ и на ()-12-м каналах 8 дБ. 4.7. ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКИЕ АНТЕННЫ Направленные свойства большинства антенн изменяются при изменении длины волны принимаемого сигнала. У узкополосных антенн резко падает коэффициент усиления, а у широкополосных его изменение носит монотон­ ный характер. Один из типов антенн с неизменной формой диаграммы направленности в широком диапазоне частот - антенны с логарифмической периодичностью структуры ЛПА. Эти антенны отличаются широким диапазоном: отношение максимальной длины волны принимаемого сигна- ла к минимальной превосходит десять. Во всем диапазоне обес­ печивается хорошее согласование антенны с фидером, а коэффициент усиления практически остается по­ стоянным. Внешний вид ЛПА показан на рис. 4.11,а. Она образована собира­ тельной линией в виде двух труб, расположенных одна над другой, к которым крепятся плечи вибрато- ров поочередно через один. Схема­ тически такая антенна показана на рис. 4.11,б. Сплошными линиями изображены плечи вибраторов, со­ единенные с верхней трубой соби­ рательной линии, а штриховой ~ линией - соединенные с нижней трубой. Рабочая полоса частот антенны со стороны наибольших длин волн зависит от размеров наиболее длинного вибратора Bl, а) Дf 5) А3 .42 а со стороны наименьших длин волн - от размера, наиболее корот­ кого вибратора. Вибраторы вписа- Рис. 4.11. Логопериодическая антенна 70
J1Ь1 в равнобедренный треугольник с углом при вершине ос и основанием, равным наибольшему вибратору. Для логарифмической структуры полотна антенны должно быть выполнено определенное соотношение между длинами соседних вибраторов, а также между расстояниями от них до вершины структуры. Это соотношение носит название периода структуры t: В2/В1=Вз/В2 = ... = А2/А1 =Аз/А2 = ... = t. Таким образом, размеры вибраторов и расстояния до них от вершины треугольника уменьшаются в геометрической прогрессии. Характеристики антенны определяются периодом структуры и углом при вершине описан­ ного треугольника. Чем меньше угол ос и чем больше период структуры t (J[оторый всегда остается меньше единицы), тем больше коэффициент усиления антенны и меньше уровень заднего и боковых лепестков диаграммы направленности. Однако при этом увеличивается число вибра­ торов структуры, растут габариты и масса антенны. Поэтому при выборе. угла и периода структуры приходится принимать компромиссное решение. Наиболее часто угол ос выбирают в пределах 30 ... 60°, а период структуры t - в пределах О, 7... 0,9. Подключение фидера к ЛПА, показанной на рис. 4.11,а, производится без специального симметрирующего и согласующего устройства следующим образом. Кабель с волновым сопротивлением 75 Ом вводится внутрь нижней трубы с конца А и выходит у конца Б. Здесь оплетка кабеля припаивается к концу нижней трубы, а центральная жила - концу верхней трубы. В зависимости от длины волны принимаемого сигнала в структуре антенны возбуждаются несколько вибраторов, размеры которых наиболее близки к половине длины волны сигнала. Поэтому ЛПА по принципу действия напоминает несколько антенн "Волновой канал", соединенных вместе, каждая из которых содержит вибратор, рефлектор и директор. На данной длине волны сигнала возбуждается только одна тройка вибраторов, а остальные настолько расстроены, что не оказывают влияния на работу антенны. Это приводит к тому, что коэффициент усиления ЛПА оказывается меньше, чем коэффициент усиления антенны "Волновой канал" с таким же числом элементов, но зато полоса пропускания получается значительно шире. Как видно из приведенных конструкций антенн бегущей волны и логопериодических, для достижения широкополосности используется прин­ цип взаимной расстройки элементов антенны подобно тому, как в широкополосных усилителях расширение полосы пропускания достигается взаимной расстройкой контуров. Как для усилителей, так и для антенн можно считать общим принципом постоянство для данной конструкции произведения коэффициента усиления на полосу пропускания. Чем шире полоса пропускания, тем меньше коэффициент усиления при данных габаритах антенны. В радиолюбительской литературе проводилось много различных вариантов ЛПА. Здесь можно предложить конструкцию ЛПА, рассчитан­ ной на работу в диапазоне 12-метровых каналов, размеры которой сведены в табл. 4.8 . 71
Таблица 4.8 Размеры 12-кавальной ЛПА, мм Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 вибратора в 3000 2520 2117 1778 1494 1255 1054 855 744 625 А 579 487 409 343 289 242 204 170 144 В таблице приводится длина В каждого вибратора в соответствии с рис. 4.11,б, а также расстояние от данного вибратора до следующего - А. Собирательная линия образована двумя трубами диаметром 30 мм при расстоянии между осевыми линиями труб 45 мм. Антенна содержит 10 вибраторов (20 половинок), которые выполнены из трубок диаметром 8...15 мм. Расчет антенны проведен, исходя из значений угла при вершине описанного треугольника tX = 45° и периода структуры t = О, 84. Расчетный хоэффициент усиления антенны составляет 6 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала на выходе этой антенны в 2 раза по сравнению с полуволновым вибратором. Коэффициент усиления практи'!е­ ски не изменяется по диапазону. Длина труб собирательной линии составляет 2900 мм . Трубы немного выступают за точки установки самых коротких полувибраторов. Для обеспечения параллельности труб собирате­ льной линии и их стяжки используют три пары брусков из оргстекла высотой 120 мм, шириной 50 мм и толщиной 25 мм, в которых делаются полуцилиндрические проточки глубиной 14 мм на расстоянии, соответ­ ствующем расстоянию между трубами. Каждая пара брусков стягивается винтами с гайками . Среднюю пару этих брусков устанавливают в центре тяжести антенны и крепят к мачте. Антенна приведенной выше конструкции является nлоской. Существуют также объемные конструкции логопериодических антенн, которые характе­ ризуются тем, что трубы собирательной линии не параллельны, а разведены под некоторым углом. Вместо жестких вибраторов полотно антенны может быть выполнено из провода или антенного канатика. Описание конструкций двух таких антенн приводилось в журнале "Радио", 1960 г., No 8, а описание плоской упрощенной проволочной ЛПА - в журнале "Радио", 1963 г., No 5. Но самая простая логопериодическая антенна может быть быстро выполнена из подручных материалов. Такая антенна показана на рис. 4.12 и рассчитана на прием телевизионных передач дециметрового диапазона с 24-го по 51-й канал. Несущая конструкция треугольной формы собирается из деревянных брусков квадратного сечения 15 х 15 мм. Бруски скрепляются между собой треугольными фанерными косынками, прибитыми к брускам с одной стороны треугольника гвоздиками. С другой стороны в бруски 1 и 2 вбиваются гвоздики на расстояниях от точки А, указанных на рисунке. Полотно антенны образуют два куска медного провода 6 диаметром 1-1,5 мм. Один кусок прямой формы прокладывается по бруску 4 до точки А, а второй, огибая гвоздики зигзагом, припаивается к прямому проводу в точке А и на пересечениях с ним. К вершине треугольника гвоздиками прибивается диск 5 из белой жести диаметром 40 мм с маленьким отверстием в центре. Антенна крепится к мачте из дерева или металла в центре тяжести, лежит в горизонтальной плоскости и вершиной треуголь- 72
Рис. 4.12 . Логопериодическая антенна ДМВ вика направлена на передатчик. Полотно антенны располагается на верхней поверхности треугольника. Телевизионный кабель поднимается по мачте, подходит к середине бруска 3, подвязывается к бруску 4 по его нижней поверхности капроновой леской. В вершине треугольника оплетка кабеля припаивается к точке А, а центральная жила - к центру диска. Антенну можно выполнить комнатной или наружной. В комнатном варианте вместо мачты применяется вертикальная стойка на тяжелой подставке. Антенну в комнате необходимо тщательно ориентировать и подобрать место установки, так как часто, сдвигая антенну, удается значительно улучшить изображение. На равнинной местности такая наружная антенна обеспечивает уверенный прием телепередач на расстоя­ нии до 30 км от телецентра, хотя имеются сообщения телезрителей, принимающих этой антенной дециметровые программы Останкинского телецентра на расстоянии 80 км при хорошем качестве изображения. 4.8. АНТЕННЫ ВЕРТИКАЛЬНОЙ ПОЛЯРИЗАЦИИ В нашей стране и в большинстве других стран мира для телевизионного вещания принята горизонтальная поляризация излучаемых радиоволн. Поляризация излучаемой волны определяется положением передающей антенны, так как направление электрических силовых линий электромагнит­ ного поля (вектор Е) совпадает с направлением тока в передающей антенне. В свободном пространстве один вид поляризации не имеет каких-либо преимуществ перед другим, они равноценны. Реальные же условия распространения электромагнитных волн горизонтальной или вертикаль­ ной поляризации оказываются не одинаковыми. При горизонтальной поляризации радиоволны легче преодолевают препятствия и проникают за линию горизонта за счет дифракции. Это приводит к увеличению радиуса уверенного приема сигнала. В условиях городской застройки, изобилующей вертикальными отражающими объектами в виде стен зданий, металличе­ ских и железобетонных столбов, водосточных труб, пожарных лестниц, 73
деревьев, сигналы горизонтальной поляризации претерпевают меньше отражений, вызывающих повторы на экранах телевизоров . Системы зажигания двигателей внутреннего сгорания автомототранспорта создают помехи с преобладанием вертикально поляризованной составляющей. Да и конструкции антенн для приема сигнала с горизонтальной поляризацией оказываются проще. Тем не менее в последние годы все чаще вводят в строй телевизионные ретрансляторы, излуча_ющие сигнал с вертикальной поляризацией. Это связано с тем, что для многопрограммного телевизионного вещания выделенных диапазонов частот уже не хватает, так как во избежание взаимных помех передатчики, работающие на одинаковых частотных каналах, должны располагаться один от другого на значительном расстоя­ нии, около 500 км. Тогда, находясь в зоне уверенного приема одного передатчика, окажется невозможен прием помехи, создаваемой другим. Если же второй передатчик будет излучать сигнал другого вида поляриза­ ции, это расстояние можно значительно сократить. Ведь антенна горизон­ тальной поляризации принимает сигнал с вертикальной поляризацией во много раз слабее. В принципе, любая антенна, рассчитанная на горизонтальную поляриза­ цию сигнала, может принимать вертикально поляризованный сигнал, если эту антенну повернуть на 90° вокруг воображаемой оси, представляющей собой направление на передатчик. Так, вибраторы антенн "Волновой канал" для горизонтальной поляризации сигнала должны располагаться горизон­ тально. Для приема же сигнала с вертикальной поляризацией достаточно повернуть антенну так, чтобы ее вибраторы заняли вертикальное положение. Трудности при приеме сигнала с вертикальной поляризацией состоят в том, что вблизи антенны в этом случае не должно находиться вертикально расположенных проводящих предметов. Поэтому, например, мачта, которая может быть металлической для антенны горизонтальной поляризации, в случае установки антенны вертикальной поляризации должна быть выпол­ нена из хорошего диэлектрика, по крайней мере, если не вся мачта, то ее верхняя часть размером не менее длины волны принимаемого канала. Другой способ - установка антенны вертикальной поляризации на Г-образной опоре, что обеспечивает удаление антенны от вертикальной мачты. Фидер, симметрирующее и согласующее устройство поблизости от антенны также не должны быть расположены вертикально . 4.9 . АНТЕННЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ Некоторые заводы нашей промышленности выпускают телевизионные антенны коллективного и индивидуального пользования. Телевизионные антенны коллективного пользования в розничную продажу не поступают, а продаются оптом предприятиям, которые занимаются установкой этих антенн иа крышах зданий жилого и общественного фонда, а также монтажом антенных распределительных систем. Заявки на установку коллективных антенн подаются владельцам зданий. Коллективные антенны устанавливают только в зоне уверенного приема телевизионной передачи . В зависимости от напряженности поля в точке приема и от числа абонентов коллективной антенны ее комплектуют специальным усилительным устрой- 74
ством для того, чтобы обеспечить достаточно высокий уровень напряжен.~:я сиrнала в магистрали, к которой подключены абонентские отводы. Это необходимо в связи с тем, что во избежание взаимных помех между телевизионными приемниками каждый абонентский отвод должен иметь слабую связь с магистралью коллективной антенны. Конструкции коллек­ тивных антенн могут быть рассчитаны на прием одной или нескольких программ в зависимости от того, сколько программ можно принимать в данной местности. Телевизионные антенны индивидуального пользования поступают в розничную продажу в магазины радиотоваров или культтоваров. Там же можно приобрести коаксиальный кабель. В комплект наружной индивидуа­ льной антенны обязательно входят руководство по эксплуатации и описание антенны с инструкцией по ее монтажу, включающее порядок сборки, установки и ориентирования антенны, рекомендации по срокам профилак­ тических осмотров и ремонтов, а также указания по безопасности. В комплект может также входить опора (мачта) для установки антенны на крыше здания и коаксиальный кабель с номинальным значением волнового сопротивления 75 Ом длиной 15 ... 25 м. Наружные антенны коллективного и индивидуального пользования выпускают в соответствии с действующим стандартом ГОСТ 11289-80 "Антенны телевизионные приемные. Типы, основные параметры и общие технические требования". Условное обозначение всех антенн начинается с букв АТ - антенна телевизионная. В обозначении наружных антенн третья буква указывает назначение антенны: К - коллективная или И - индивидуа­ льная. Четвертая буква указывает исполнение антенны: Г - для горизонта­ льной поляризации сигнала или В - для вертикальной поляризации. Если в обозначение входят буквы Г(В), это означает, что данная антенна пригодна для приема сигнала как с горизонтальной поляризацией, так и с вертикаль­ ной, если ее повернуть при установке на 90° относительно указанного в инструкции положения. Иногда в инструкции приводится рисунок, показы­ вающий, как должна быть установлена такая антенна при той или другой поляризации. Далее через тире следует группа цифр: первая цифра указывает тип антенны, вторая - категорию сложности условий приема, третья - номер частотного канала, в полосе которого работает антенна, четвертая - порядковый номер разработки. Антенны подразделяют на 7 типов в зависимости от числа принимаемых радиоканалов или диапазонов частот: 1 - одноканальные антенны, работающие в полосе частот одного телевизионного канала, расположенного в 1, 11 или 111 диапазоне частот; 2 - многоканальные антенны, работающие в полосах частот двух или нескольких каналов; 3 - широкополосные антенны, работающие в 1 и 11 диапазонах частот; 4 - широкополосные антенны, работающие в 111 диапазоне частот; 5 - широкополосные антенны, работающие в IV и IV диапазонах частот; 6 - широкополосные антенны, работающие в 1-111 диапазонах частот; 7 - широкополосные антенны, работающие во всех диапазонах. Условия приема делятся на три категории сложности: 1 - наиболее легкая, 2 - средней степени сложности и 3 - наиболее сложная. Конструкция и электрические параметры антенны соответствуют степени сложности приема. ГОСТ регламентирует значения коэффициента усиления и КЗД для каждого типа антенны и для каждой категории приема раздельно 75
для коллективных и индивидуальных антенн. Требования к индивидуальным антеннам ниже, значения коэффициента усиления для индивидуальных антенн категории приема 1 не нормированы. Согласно этим требован~ям наибольшим усилением должны обладать индивидуальные антенны типа 1 для категории приема 3: в диапазонах I и П - не менее 6,5 дБ, в диапазоне III - не менее 9,5 дБ. В связи с тем, что индивидуальные телевизионные антенны промышлен­ ного изготовления обладают сравнительно небольшим коэффициентом усиления, их можно использовать только в зоне прямой видимости, но не далее чем на расстоянии, составляющем примерно 70 о/о расстояния , соответствующего границе прямой видимости . Для уверенного приема телевизионных передач в дальней части зоны прямой видимости и в зоне полутени антенны промышленного изготовления непригодны из-за недо­ статочного коэффициента усиления. В этих условиях любители дальнего приема телевидения используют самодельные антенны с повышенным коэффициентом усиления . Рассмотрим еще одну антенну промышленного изготовления, которая была разработана до введения ГОСТ 11289-80, поэтому ее обозначение отличается от установленного этим стандартом, - АТВК-7/6-12 (антенна телевизионная "Волновой канал" семиэлементная, рассчитанная на прием передач в диапазоне Сr12-го каналов). Внешний вид антенны и ее размеры показаны на рис. 4.1 З. Антенна содержит широкополосный петлевой На Мачта Рис. 4.13 . Антенна типа АТВК-7/6-12 вибратор из трех параллельных трубок, рефлектор и четыре директора. Конструкция вибратора расширяет полосу пропускания антенны, а также увеличивает ее входное сопротивление, что благотворно сказывается на согласовании антенны с фидером. Сдвоенный рефлектор значительно увеличивает КЗД антенны . Фидер подключается к концам вибратора с 76
помощью симметрирующей петли длиной 480 мм. Коэффициент усиления этой антенны во всем диапазоне частот оказывается не менее 8 дБ, неравномерность коэффициента усиления по диапазону не превышает 1,6 дБ. Коэффициент защитного действия антенны не менее 30 дБ. Согласование антенны с фидером характеризуется коэффициентом бегущей волны в фидере, который находится в пределах 0,7 ... 0,8, что соответствует передаче мощности сигнала, принятого антенной, в фидер не менее 97 °/о. Антенну АТВК-7/6-12 широко используют в качестве коллективной в тех случаях, когда имеется возможность приема нескольких телевизионных программ, которые передаются в диапазоне 111, т. е. на каналах с шестого по двенадцатый. Антенну можно также использовать и в качестве индивидуа­ льной в аналогичных условиях приема. Наконец, необходимо рассмотреть широкополосную 12-канальную антенну ТАИ-12, показанную на рис. 4.14, которая представляет собой 90 Фидер 120° Рис. 4.14 . Антенна ТАИ-12 веерный вибратор с симметри­ рующим короткозамкнутым мо­ стиком. Плечи вибратора обра­ зованы парами металлических трубок, расположенных одна относительно другой под углом 40°. Если бы оба плеча вибрато­ ра лежали в одной плоскости, антенна принимала бы сигналы с двух противоположных на- правлений, перпендикулярных плоскости антенны. Кроме то­ го, из-за того, что полная длина вибратора на 6-12 каналах пре- вышает длину волны этих кана­ лов, происходило бы раздвоение главного лепестка диаграммы направленности с образованием боковых лепестков. Это привело бы к ослаблению сигнала, по­ ступающего с главного направ­ ления, и к увеличению помех с других направлений. Для устра- нения этих явлений плечи веер­ ного вибратора поворачиваются в направлении на передатчик так, чтобы при виде сверху они образовали угол в 120°. Фидер из 75-омного кабеля заводится внутрь одной из трубок мостика и подключается к точкам питания вибратора через трансформатор, выполненный из отрезка коаксиа­ льного кабеля с волновым сопротивлением 92 Ома длиной 700 мм для улучшения согласования. В нижней части трубки мостика замыкаются между собой металлической перемычкой, передвигая которую, добиваются лучшего приема. На каналах с первого по пятый веерный вибратор аналогичен простей­ шему полуволновому вибратору, а на каналах с шестого по двенадцатый его коэффициент усиления составляет около 1,5 дБ. 77
Простота конструкции антенны ТАИ-12 допускает ее изготовление самостоятельно . Трубки веерного вибратора и мостика с наружным диаметром в пределах от 15 до 20 мм могут быть из любого металла, но предпочтительнее использовать медь или латунь, которые легче подвер­ гаются пайке . Антенна устанавливается на деревянной или металлической мачте и крепится к ней за правую трубку мостика хомутиками. При этом мачта не должна находиться между трубками мостика. Самодельную антенну можно выполнить без трансформатора: 75-омный кабель фидера пропускается внутри правой трубки мостика доверху, где оплетка кабеля припаивается к правой трубке мостика, а центральная жила - к левой. 4.10. УСТАНОВКА НАРУЖНЫХ АНТЕНН При установке наружных антенн необходимо неукоснительно соблюдать меры техники безопасности. Люди, устанавливающие антенны, должны быть обучены приемам освобождения человека, попавшего под напряжение, уметь практически применять приемы искусственного дыхания, оказывать первую помощь при несчастных случаях. При наличии ограждений на крутых (более 30°) крышах необходимо проверять прочность этих огражде­ ний. Выход на такие крыши разрешается в галошах или резиновых сапогах с надетыми предохранительными поясами с прочной веревкой, закрепленной одним концом к поясу, а другим - к прочным стропилам . При этом обязательно наличие на чердаке второго человека, который должен страховать находящегося на крыше поддержанием веревки в натянутом состоянии и при и необходимости оказать ему немедленную помощь. Выход на крыши, не имеющие ограждений, без предохранительных поясов и страховочных веревок запрещается . Выход на некрутые крыши, имеющие ограждения, допускается без предохранительных поясов в резиновой обуви. Такая обувь необходима по двум причинам: если крыша металлическая, резиновая обувь предохранит от поражения электрическим током при случайном прикосновении к токонесущим проводам, а также от скольжения по любой наклонной кровле. Работа на крышах во время грозы, при сильном ветре или морозе запрещена. При работах на чердаках запрещается пользоваться открытым огнем (спичками, свечами) и курить. При необходимости освещения следует использовать переносные электролампы или электрические фонари . При использовании лестниц и стремянок каждый раз перед работой необходимо проверять их прочность и исправность. Все металлические и деревянные лестницы должны иметь на концах брусьев резиновые башмаки. Длина лестницы должна быть такой, чтобы работающий мог стоять не выше третьей ступеньки, считая сверху . При работе на лестнице или стремянке необходимо следить, чтобы под ними не было людей . Вести работу, стоя вдвоем на одной лестнице, запрещено. Питание электроинструмента и переносных ламп пониженного напряже­ ния должно осуществляться через понижающий трансформатор с заземлен­ ными корпусом и вторичной обмоткой. Использование автотрансформато­ ров не допускается. Корпус электроинструмента, работающего при напря­ жении выше 36 В, должен быть заземлен. Заземление допускается выполнять подключением к зачищенным поверхностям труб водопроводной сети и к 78
металлическим конструкциям лифтов. Подключение заземления к трубам rазовой сети категорически запрещается. При выборе места установки антенны на крыше необходимо избегать близости дымовых и вентиляционных труб, так как выходящие газы о)[азывают разрушающее действие на металл антенны. Мачта антенны должна быть расположена на скате крыши, обращенном к двору, а не к улице. Место установки антенны должно быть выбрано так, чтобы при случайном падении антенны мачта не коснулась проводов электросети, радиотрансляции или телефона. Антенну на крыше рекомендует­ ся устанавливать так, как показано на рис. 4.15 с использованием под­ пятника и шарнирного соединения с ним мачты. Подпятник и опоры оттяжек крепят через кровлю к стропилам. Оттяжки винтовыми стяжными устройствами крепят к кольцу, установленному на уступе мачты. Это позволяет поворачивать антенну при ее ориентировании. Для этого мачту вьmолняют состав­ ной, чтобы верхнюю часть можно было бы вращать внутри нижней, а после ориентирования закреплять в установленном положении. IIIарнирное соединение антен­ ной мачты с подпятником позволя­ ет легко поднять мачту на крыше, Рис. 4.15. Установка антенны на крыше как это показано на рис. 4.16. После Рис. 4.16. Подъем мачты с антенной установки мачты в вертикальное положение ее предварительно крепят оттяжками, а затем их натягивают стяжными устройствами при контроле вертикального положения мачты. В сельской местности мачту антенны можно устанавливать непосред­ ственно на земле вблизи от дома. При этом мачта обычно имеет значительную высоту и массу, что сильно затрудняет ее подъем. В этом случае также удобно использовать подобие шарнира. Мачту укладывают на землю так, чтобы ее нижний конец находился в точке установки. Если мачта 79
металлическая, к этому концу приваривается кусок трубы перпендикулярно мачте. При деревянной мачте к ней скобками крепят круглое полено и четыре оттяжки, две из них в натянутом состоянии крепят к металлическим штырям, забитым в землю с противоположных сторон от точки установки мачты. Эти штыри должны располагаться на одной прямой линии с точкой установки мачты в wаправлении, совпадающем с направлением приваренной к мачте трубы или прибитного полена. Эти две оттяжки будут препятство­ вать мачте валиться вбок при ее подъеме. После этого за одну из свободных оттяжек с помощью стрелы мачту поднимают, вращая вокруг опоры. Придерживая мачту за вторую свободную оттяжку, ее предохраняют от падения в противоположную сторону. Чтобы опора не смещалась при подъеме мачты в направлении приложения силы, ее фиксируют двумя колышками, забитыми в землю. При подъеме тяжелой мачты для тяги можно использовать трактор. При установке антенны на высокой мачте в сельской местности необходима ее грозозащита, иначе имеется опасность поражения молнией антенны и телевизионного приемника, а иногда и людей. Если элементы антенны гальванически соединены между собой и с металлической мачтой, для грозозащиты достаточно надежно заземлить мачту у ее основания. Для этого рядом с мачтой выкапывается узкая траншея глубиной 0,5".0,8 м и длиной 2... 3 м. В траншее забиваются в землю штыри длиной не менее 1,5 м, изготовленные из стальной трубы. Мачта соединяется со штырями стальной полосой толщиной не менее 2 мм с помощью сварки. После этого в траншею засыпается несколько килограммов поваренной соли, наливается ведро воды, а затем траншея закапывается. При деревянной мачте для соединения антенны с заземлением можно использовать оплетку коаксиального кабеля, который служит фидером. При этом необходимо проверить, соединена ли оплетка кабеля с элементами антенны, так как в некоторых конструкциях такое соединение отсутствует. Так, при использовании полуволновой симметрирующей петли или U-колена оплетку фидера можно соединить с точкой нулевого потенциала петлевого вибратора. Надежней все же вместо использования оплетки кабеля проложить вдоль мачты отдельную медную шину, заземлив ее с одной стороны и соединив со стрелой антенны. Если используется диэлектрическая стрела антенны, элементы антенны нужно специально соединить между собой в точках нулевого потенциала. Лучшая грозозащита осуществляется установкой на вершине мачты металлического вертикально расположенного заостренного штыря такой длины, чтобы его острие располагалось хотя бы на 1,5 м выше антенны. 80
5. НАРУЖНЪIЕ АНТЕННЪI ДЛЯ ДАЛЬНЕГО ПРИЕМА 5.1. ОСОБЕННОСТИ ДАЛЬНЕГО ПРИЕМА Основная особенность дальнего приема телевизионных передач состоит в низком уровне напряженности поля принимаемого сигнала из-за большого расстояния между передающей и приемной антеннами в дальней части зоны прямой видимости и из-за затенения поверхностью земли за границей зоны прямой видимости - в зоне полутени. По мере удаления от передатчика напряженность поля монотонно уменьшается, но в зоне полутени это уменьшение становится более резким. В зоне прямой видимости увеличение расстояния от передатчика сопровождается уменьшением плотности потока мощности сигнала (уменьшается густота силовых линий поля) просто хотя бы потому, что увеличивается длина окружности с увеличением ее радиуса. За границей зоны прямой видимости напряженность поля определяется почти исключительно дифракцией и нормальной рефракцией радиоволн. Другая особенность дальнего приема заключается в наличии помех от других телевизионных передатчиков, работающих на том же или на соседнем частотном канале. Для ослабления таких помех действующими нормами установлены минимальные расстояния между передатчиками: около 500 км между передатчиками, работающими на одинаковых каналах, и около 300 км между передатчиками, работающими на соседних по частоте каналах. Тем не менее в условиях дальнего приема такие помехи имеют место и приходится использовать специальные меры для их ослабления. В условиях дальнего приема сильное влияние на уровень напряженности поля оказывает погода. В случае тумана, дождя или снега резко увеличи­ вается поглощение энергии сигнала в пространстве, особенно в диапазоне дециметровых волн, и прием иногда вообще становится невозможен. Важное значение имеет поверхность на трассе, над которой распростра­ няется сигнал. Сплошные и протяженные леса ухудшают условия распро­ странения, над равниной, болотами и особенно над морем сигнал распространяется лучше. Очень плохими оказываются условия приема телевизионных передач в горных условиях, где границы зоны прямой видимости не зависят от расстояния до передатчика, а целиком опреде­ ляются местным рельефом. Естественно, что и на равнинной местности встречаются холмы и долины. При этом даже на сравнительно близком расстоянии от передатчика, когда пункт приема расположен в долине, напряженность поля может оказаться достаточно низкой. Поэтому нельзя ориентироваться исключительно на расстояние до телецентра или ретран­ слятора, а следует учитывать рельеф местности. Одна из особенностей дальнего приема - наличие замираний сигнала, т. е. регулярных изменений напряженности поля. В зоне полутени, где уровень напряженности поля сильно зависит от нормальной рефракции, 81
набЛюдаются суточные и сезонные изменения напряженности поля. При ясной погоде в дневное время рефракция радиоволн возрастает, и напряженность поля увеличивается. Каж правило, напряженность поля увеличивается также летом. Такие медленные замирания особенно заметны на высокочастотных каналах: в диапазоне 6-12-го каналов и в дециметровом диапазоне. Помимо медленных наблюдаются также и быстые замирания, период которых не превышает часа. Такие замирания связаны с наличием местных возмущений атмосферы на трассе при порывах ветра, наличием отдельных облаков или, наоборот, просветов в сплошной облачности. Быстрые замирания в условиях дальнего приема бывают достаточно глубокими, порой напряженность поля может изменяться в десятки раз. Низкий уровень напряженности поля сигна.nа в условиях дальнего приема телевизионных передач диктует необходимость установки высо­ коэффективной антенны с большим коэффициентом усиления, так как напряжение принимаемого сигнала на выходе антенны определяется произведением напряженности поля на коэффициент усиления антенны. В связи с тем, что радиус зоны прямой видимости определяется высоtой расположения приемной антенны, в дальней части зоны прямой видимости и в зоне полутени напряженность поля в точке приема зависит от высоты расположения антенны, причем зависимость эта оказывается примерно пропорциональной : при увеличении высоты антенной мачты вдвое напря­ женность поля также увеличивается в 2 раза. Поэтому всегда целесообразно использовать антенную мачту максимально возможной высоты. Установка приемной антенны с большим коэффициентом усиления на высокой мачте обеспечит увеличение напряжения сигнала на выходе антенны как при устойчивом уровне напряженности поля, так и в условиях замираний. Для борьбы с замираниями сигнала все радиоприемники, радиовещате­ льные и телевизионные, снабжаются системой автоматической регулировки усиления АРУ, которая уменьшает усиление приемного тра1<та при увеличении сигнала на входе и увеличивает усиление при его уменьшении. Однако система АРУ способна противостоять замираниям только в тех случаях, когда минимальный сигнал оказывается все-таки больше порога чувствительности приемника. Такой уровень напряжения сигнала на входе телевизионного приемника и должна обеспечить используемая антенна. 5.2. МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЕ АНТЕННЫ ''ВОЛНОВОЙ КАНАЛ'' Ранее уже были рассмотрены достоинства и недостатки многоэлемент­ ных антенн типа "Волновой канал" и в любительских условиях не рекомендовалось заниматься изготовлением таких антенн. В условиях дальнего приема допустимо использование многоэлементных антенн "Волновой канал" промышленного производства. Тогда есть вероятность того, что антенна настроена заводом-изготовителем. В радиолюбительской литературе часто публикуются описания кон­ струкций самодельных многоэлементных антенн "Волновой канал", при­ водятся их коэффициенты усиления и рекомендуются такие антенны для использования в условиях дальнего приема. Не подвергая сомнениям результаты, полученные авторами этих конструкций, хотелось бы заме- 82
тить, что оценка пригодности той или иной конкретной констружции антенны может быть сделана только при многократном пов1 орении этой конструкции, а не по единичному результату. Отклики же радиолюбителей, которые пытались изготовить и установить подобные антенны, в большин­ стве случаев оказываются отрицательными, что свидетельствует о плохой повторяемости этих конструкций антенн. Кроме того, необходимо учесть, что отнюдь не все эксперименты по созданию многоэлементных антенн заканчиваются соответствующими публикациями. Естественно, что в тех случаях, когда получались плохие результаты, они не находили отражения в литературе. В то же время по многочисленным откликам повторяемость рамочных антенн оказывается очень высокой, да и коэффициент усиления этих антенн значительно больше. Это и вынуждает рекомендовать в условиях дальнего приема применение рамочных антенн вместо антенн "Волновой канал". 5.3. МИФЫ О "ЧУДЕСНЫХ" АНТЕННАХ Телевизионные антенны, предназначенные для дальнего приема передач, как правило, отличаются большими габаритами и сравнительно сложной конструкцией. Особенно большие габариты имеют антенны, рассчитанные на прием сигнала по первому и второму частотным каналам, которые являются самыми длинноволновыми в диапазоне, отведенном для телеви­ дения. Поэтому каждый любитель дальнего приема телевизионных про­ грамм стремится найти такую конструкцию антенны, которая обладала бы большим коэффициентом усиления и в то же время имела минимальные габариты и простейшую конструкцию. Подобные требования противоречи­ вы и не могут быть выполнены, так как в природе за все приходится "платить": в данном случае за увеличение коэффициента усиления при­ ходится платить увеличением габаритов антенны. Кроме того, возникает естественное возражение: если бы можно было создать такую антенну, кто бы стал строить крупногабаритные антенны? Тем не менее некорректный спрос рождает соответствующие предложе­ ния. Поэтому время от времени в периодической литературе появляются статьи с описаниями чудодейственных антенн, позволяющих получить уверенный прием телевизионных передач на очень больших расстояниях от телецентра при малых размерах и простой конструкции антенн. Некоторые конструкции таких антенн содержат жидкую ртуть или металлические опилки. Подобные сообщения вызваны заблуждением или недобросовестно­ стью авторов статей и технической неграмотностью редакторов. Благодаря поверхностному эффекту высокочастотные токи сигнала, принятого ан­ тенной, протекают исключительно по тончайшему поверхностному слою металла антенны, толщина которого не превышает сотых долей миллимет­ ра. Свойства глубинных слоев материала совершенно не влияют на работу антенны. Антенны, элементы которых выполнены из сплошного прутка, из трубок или даже из тонкой фольги, наклеенной на деревянные бруски, работают совершенно одинаково при одинаковых наружных размерах. При проверках указанных сообщений оказывается, что конструктор такой антенны принимал сигнал близкорасположенного ретранслятора, который транслировал передачу далеко расположенного телецентра, или имел место 83
случайный сверхдальний прием благодаря благоприятно сложившимся условиям распространения сигнала. Когда же такая антенна проверялась на прием известного телевизионного передатчика, никаких чудес, естествен· но, не обнаруживалось. Предпринимались также попытки добиться резкого уменьшения разме· ров антенны по сравнению с длиной волны принимаемого канала. В одной из статей предлагалось поместить приемную антенну в коробку из оргстекла, наполненную дистиллированной водой. Исходя из того, что вода обладает диэлектрической проницаемостью, равной 80, длина волны в воде должна быть в 9 раз короче, чем в воздухе. Поэтому размеры такой антенны должны быть также в 9 раз меньше, чем в воздухе. Однако при этом упускалось из виду, что для действительного проявления такого эффекта антенна должна находиться в свободной и равномерной среде, а для этого размеры сосуда с водой должны быть хотя бы в несколько раз больше длины волны. Тогда действительно в сосуд можно поместить малогабарит· ную антенну. В периодической печати иногда приводятся самые разные конструкции антенн нетрадиционного устройства с использованием различных цилин· дрических или конических пружин, а также и других экзотических элементов. Телевизионный прием на такие антенны, конечно, возможен, как возможен он на любой кусок обычного провода. Но ожидать каких·то улучшенных характеристик подобных антенн или какого·то :эффекта от их применения не следует. Всегда затраты времени и средств на изготовление и установку таких антенн оказываются напрасными. Часто некоторые радиолюбители или любители дальнего приема телевизионных программ спрашивают, можно ли установить телевизион· ные антенны нетрадиционной конструкции, не противоречит ли их установка действующим законам и положениям. В нашей стране, как впрочем и во всем мире, никаких запретов на конструкции приемных антенн нет. Можно устанавливать антенны любой конструкции, если вообще разрешается установка индивидуальных антенн на крыше. Дело в том, что на крышах зданий, оборудованных коллективными телевизионными антеннами, уста· новка индивидуальных антенн запрещена, исходя из архитектурно·эстетиче· ских соображений. В отдельных же случаях по ходатайствам местного радиоклуба зарегистрированным радиолюбителям районный архитектор может разрешить установку индивидуальной антенны, необходимой для работы. Отдельно следует предостеречь радиолюбителей от постройки телеви· зионных антенн с использованием ртуrи . Дело в том, что работа с открытой ртутью чрезвычайно опасна. Ртуть легко испаряется на воздухе при комнатной температуре даже через значительный слой воды . Пары ртуги очень ядовиты, и их вдыхание даже при малых концентрациях приводит к опасным отравлениям. Хранение ртуrи допускается только в герметических металлических сосудах. Использовать сосуды из стекла категорически запрещается, так как они легко бьются. Пролитую ртуть нужно тщательно собрать, не касаясь ее руками, так как она всасывается в кожу. Особенно необходимо беречь детей от контактов с ртуrью, так как они могуr трогать ее руками и даже брать в рот. 84
5.4. СИНФАЗНЫЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ Синфазная антенная решетка представляет собой сложную направлен­ ную антенную систему, состоящую из отдельных слабонаправленных антенн, разнесенных в пространстве и расположенных таким образом, что фазы наведенных в них сигналов оказываются одинаковыми. Антенны в решетке соединяют между собой, они должны работать на общую согласованную нагрузку. Как правило, синфазную решетку собирают из одинаковых антенн, расположенных в несколько рядов и несколько этажей. Схема соединения антенн решетки должна быть составлена так, чтобы не нарушалась синфазность сигналов, поступающих от каждой антенны в нагрузку, так как только при одинаковых фазах этих сигналов они будут , складываться. Кроме того, схема соединения антенн решетки одновременно должна обеспечивать их согласование с нагрузкой, так как при рассогласо­ вании общего входного сопротивления решетки с сопротивлением нагрузки часть энергии принятого антеннами сигнала отразится от нагрузки и будет излучаться обратно в пространство, что приведет к уменьшению коэффи­ циента усиления антенной решетки. Использование вместо одной антенны нескольких таких же антенн, соединенных в синфазную решетку, приводит к увеличению сигнала на выходе такой антенной системы, сужению диаграммы направленности и в результате к увеличению коэффициента усиления по сравнению с коэффи­ циентом усиления одиночной антенны, входящей в состав решетки. Увеличение коэффициента усиления синфазной антенной решетки проис­ ходит за счет двух факторов. Во-первых, в каждой антенне решетки электромагнитным полем принимаемого передатчика наводится сигнал определенной мощности, той самой, которая наводилась бы в одиночной антенне данного типа, а затем мощности сигналов, принятых всеми антеннами, складываются в нагрузке. Поэтому результирующая мощность сигнала на выходе синфазной решетки во столько же раз больше мощности сигнала на выходе одиночной антенны того же типа, сколько антенн содержится в решетке. В связи с тем, что сопротивление нагрузки остается неизменным, независимо от того, исполь­ зуется одна антенна или несколько, напряжение результирующего сигнала на выходе синфазной решетки увеличивается по сравнению с напряжением сигнала на выходе одиночной антенны того же типа не во столько раз, сколько антенн содержится в решетке, а в число, равное корню квадратному из числа антенн. Так, при наличии в решетке четырех антенн мощность сигнала на выходе решетки увеличивается в 4 раза, а напряжение - в 2 раза (на 6 дБ), при девяти антеннах мощность увеличивается в 9 раз, а напряжение сигнала - в 3 раза (на 9,5 дБ) и т. д. Соответственно увеличивается коэффициент усиления синфазной решетки по сравнению с коэффициентом усиления одиночной антенны. Во-вторых, поперечные размеры антенной решетки относительно на­ правления, с которого приходит сигнал, больше поперечных размеров одиночной антенны. Иначе говоря, при использовании синфазной решетки увеличивается поверхность абсорбции антенны, та поверхность, из которой антенна поглощает мощность электромагнитного поля. Это приводит к сужению диаграммы направленности антенной системы, что эквивалентно 85
дополнительному увеличению коэффициента усиления антенны, т. е. дополнительному увеличению напряжения сигнала на выходе решетки. Сужение диаграммы направленности решетки обусловлено тем, что только те сигналы, которые принимает каждая антенна с главного направления, перпендикулярного плоскости решетки, оказываются синфазными. Сигналы же, приходящие под углом к главному направлению, поступают к антеннам решетки, разнесенным в пространстве, не одновременно, а со сдвигом во времени или по фазе. Таким образом, сигналы, приходящие под углом, за счет разности хода наводят в антеннах решетки напряжения, сдвинуrые по фазе, которые складываются геометрически, как векторы. Их геометриче­ ская сумма оказывается меньше арифметической суммы напряжений, наведенных в антеннах решетки сигналами, приходящими с главного направления. Чем больше поперечные размеры решетки, тем больше разность хода сигналов, приходящих под тем же самым углом к главному направлению, и тем больше сдвиг фаз, т. е. меньше результирующий сигнал . Следовательно, с увеличением поверхности абсорбции сужается диаграмма направленности и увеличиваеtся коэффициент усиления синфазной решетки. Увеличение вертикального размера решетки сужает диаграмму направлен­ ности в вертикальной плоскости, увеличение горизонтального размера решетки сужает диаграмму направленности в горизонтальной плоскости. Теоретически увеличение поверхности абсорбции вдвое должно приводить к увеличению коэффициента усиления решетки на 3 дБ. Таким образом, можно определить коэффициент усиления синфазной антенной решетки. В первую очередь он зависит от коэффициента усиления антенн, входящих в состав решетки, и должен быть увеличен за счет увеличения числа антенн решетки, а также за счет увеличения поверхности абсорбции решетки по сравнению с поверхностью абсорбции одиночной антенны. Часто допускается ошибка, когда число антенн, входящих в состав решетки, не учитывают, а исходят только из коэффициента усиления одиночной антенны и увеличения поверхности абсорбции. Истоки этой ошибки лежат в аналогии между приемными и передающими антеннами, исходя из принципа взаимности . При рассмотрении передающей антенны предполагается, что мощность передатчика постоянная и не зависит от числа антенн в решетке. При увеличении числа антенн мощность, приходящаяся на каждую антенну, уменьшается. Соответственно умень­ шается и та доля энергии электромагнитного поля, которая обусловлена излучением каждой из антенн решетки. Поэтому напряженность поля в точке приема не зависит от числа антенн в решетке передающей антенны. Если бы к каждой антенне передающей решетки был подключен свой передатчик, увеличение числа антенн в решетке приводило бы к увеличению излученной энергии. При этом напряженность поля в ТО'lке приема увеличивалась бы от увеличения не только эффективной поверхности решетки (эквивалентной поверхности абсорбции приемной антенны), но и числа антенн в решетке. Именно в этих условиях применима аналогия между передающей и приемной антеннами, так как напряженность поля в точке приема считается неисчерпаемой и не уменьшается при увеличении числа антенн в решетке приемной антенной системы. Исходя из приведенных соображений, можно сделать вывод: при 86
увеличении числа антенн синфазной решетки в 2 раза и таком же увеличении поверхности абсорбции коэффициент усиления решетки должен увеличиться на 6 дБ. На практике, однако, такого увеличения коэффициента усиления по сравнению с одиночной антенной не получается в связи с тем, что происходит частичное перекрытие поверхностей абсорбции отдельных антенн и неизбежно некоторое рассогласование в цепях фазирования антенн и в цепях согласования сопротивлений антенн и нагрузки. Поэтому в зависимости от расстояния между антеннами можно считать, что при увеличении числа антенн в решетке в 2 раза коэффициент усиления увеличивается в пределах 4" .5 дБ. Форма диаграммы направленности синфазной антенной решетки опре­ деляется диаграммой направленности антенн, составляющих решетку, и конфигурацией самой решетки (число рядов, число этажей и расстояния между ними). При двух ненаправленных антеннах, размещенных рядом на расстоянии, равном половине длины волны (между осями антенн), диаграмма направленности в горизонтальной плоскости имеет вид вось­ мерки, а прием с боковых направлений, перпендикулярных главному, отсутствует. Если увеличивать расстояние между антеннами, ширина главного лепестка диаграммы направленности уменьшается, но появляются боковые лепестки с максимумами в направлениях, перпендикулярных главному. При расстоянии между антеннами 0,6 длины волны уровень боковых лепестков составляет 0,31 уровня главного лепестка, а ширина диаграммы направленности по половинной мощности уменьшается в 1,2 раза относительно решетки с расстоянием между антеннами, равным 2/2. При расстоянии между антеннами 0,75 длины волны уровень боковых лепестков увеличивается до 0,71 уровня главного, а ширина диаграммы направленности уменьшается в 1,5 раза. Наконец, при расстоянии между антеннами, равном длине волны, уровень боковых лепестков достигает уровня главного лепестка, но ширина диаграммы направленности умень­ шается в 2 раза по сравнению с расстоянием между антеннами в полволны. Из этого примера видно, что целесообразнее выбирать расстояния между антеннами, равными длине волны. Это обеспечивает наибольшее сужение главного лепестка диаграммы направленности. Наличия боковых лепестков опасаться нет нужды, так как при использовании в составе решетки направленных антенн они с направлений, перпендикулярных главному, сигналов не принимают. Располагать антенны в решетке на расстояниях, меньших половины длины волны (даже если конструкция антенн это позволяет), нецелесо­ образно, так как при этом перекрываются поверхности абсорбции и эффект получается слабым. Увеличивать же расстояния сверх длины волны недопустимо, так как при этом в диаграмме направленности появляются дополнительные боковые лепестки, неперпендикулярные главному направ­ лению. Синфазные решетки могут быть собраны из антенн самых различных типов. Обычно в решетке используют одинаковые антенны, что упрощает их согласование с нагрузкой и фазирование. Однако не исключено использо­ вание в решетке и разных антенн. В условиях дальнего приема телевизион­ ных передач радиолюбители в основном применяют синфазные решетки, собранные из антенн типа "Волновой канал" и рамочных. При этом к тем 87
недостаткам многоэлементных антенн "Волновой канал", которые были рассмотрены ранее, следует добавить еще один. Две или несколько антенн этого типа, даже в том случае, если они изготовлены точно по чертежам и из одинаковых материалов, оказываются расстроены по-разному . Поэтому фазы принятых ими сигналов на выходах антенн одинаковыми не получаются и неизбежно наличие расфазирования, что значительно умень­ шает коэффициент усиления решетки. Таким образом, для радиолюбителей можно считать допустимым использование синфазных решеток, собранных лишь из трехэлементных антенн "Волновой канал", естественная расстройка которых, как отмечалось ранее, незначительна и не приводит к необходимо­ сти индивидуальной настройки каждой антенны, а также к фазированию антенн в решетке. В качестве примера на рис. 5.1 показана двухрядная антенная решетка, собранная из двух трехэлементных антенн "Волновой канал". Антенна ЛиниJ1 ЛИНИJI а 30 Шлейф Дирехтор Фидер На телецентр К телевизору Мачта Рис. 5.1 . Двухрядная синфазная антенна предназначена для приема сигнала с вертикальной поляризацией на границе зон прямой видимости и полутени. Коэффициент усиления антенны составляет примерно 1О дБ. Элементы антенны выполняют из металличе­ ской трубки диаметром 12...20 мм для антенн, работающих на 1-5-м каналах, или диаметром 8".15 мм для антенн, работающих на 6-12-м каналах . Стрелы могут быть металлическими или деревянными, мачта же обязательно должна быть выполнена из изоляционного материала и лишь на 2 м ниже антенны мачта может быть металлической. Размеры каждой антенны можно взять из табл. 4.3, а расстояние между антеннами Н и длина шлейфа Ш приводятся в табл. 5.1 . Таблица 5.1 Pa:JМepw двухр11Д11оi трехэлемевтвоi автеввw Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 хапала Н,мм 4500 3800 2900 2600 2400 1280 1230 1180 1130 1090 1050 1000 Ш,мм 1418 1202 932 848 778 420 402 386 370 356 343 331 Согласующее устройство состоит из двух соединительных линий и симметрирующего короткозамкнутого четвертьволнового шлейфа. Вход- 88
ное сопротивление каждой антенны при указанных в табл. 4.3 размерах составляет примерно 150 Ом. Линии, каждая из которых выполнена из двух отрезков 75-омного коаксиального кабеля, также имеют волновое сопроти­ вление 150 Ом и хорошо согласуются с антеннами. Длина линий может быть взята произвольной, но обе линии должны быть одинаковой длины. В точках соединения линий два сопротивления по 150 Ом соединены параллельно, образуя 75 Ом. К этим точкам с помощью симметрирующего шлейфа подключен фидер. Шлейф и фидер выполняют также из 75-омного кабеля. Синфазность антенн в решетке достигается применением одинаковых антенн, одинаковых линий, а также благодаря их синфазному соединению. Для этого точки "а" обеих линий должны быть подключены именно к точкам "а" (верхним концам) вибраторов обеих антенн. Если данную антенную решетку повернуть на 90° так, чтобы элементы антенн заняли горизонтальное положение, получится двухэтажная антенная решетка, которую можно использовать для приема передач с горизонтальной поляризацией сигнала. Использование синфазных антенных решеток позволяет при необходи­ мости значительно увеличить коэффициент защитного действия антенны для На телецентр - .... ослабления помехи, приходящей со стороны, противоположной на­ правлению на передатчик. Для этого в синфазной решетке нужно выдвинуть одну из антенн, напри­ мер нижнюю, как показано на рис. 5.2, вперед по направлению на телецентр на четверть длины вол­ ны принимаемого канала, одно­ временно увеличив· также на че­ тверть длины волны в кабеле соответствующую линию, в дан­ ном случае - подключенную к нижней антенне. Сигнал, приходя- Рис. 5.2 . Синфазная решетка с повышенным КЗД щий спереди, поступит к нижней антенне на 1/4 периода раньше, чем сигнал, поступивший к верхней антенне. Но за счет более длинной линии сигнал от нижней антенны будет задержан также на 1/4 периода. Таким образом, сигналы от нижней и верхней антенн к точкам соединения линий поступят одновременно, в фазе, и будут складываться. Помеха, приходящая сзади, поступит к нижней антенне с запаздыванием на 1/4 периода по сравнению с помехой, поступившей к верхней антенне. Дополнительно помеха, принятая нижней антенной, будет задержана более длинной соединительной линией еще на 1/4 периода. Таким образом, помеха, принятая нижней антенной, поступит к точке соединения линий на полпериода позже, чем помеха, принятая верхней антенной. Поэтому они окажутся в противофазе и будут вычитаться. Такой способ позволяет увеличить КЗД антенной решетки примерно на 20 дБ, если направления на источники сигнала и помехи противоположны, т. е. угол между этими направлениями составляет 180°. Однако и при меньших углах, вплоть до 150°, имеет смысл использовать такой способ увеличения КЗД. 89
Это может понадобиться, когда слабый сигнал отдаленного телевизионного передатчика не может быть принят с удовлетворительным качеством из-за наличия ближе расположенного или более мощного передатчика, рабо­ тающего на том же канале. При постройке антенной решетки с повышенным КЗД необходимо помнить, что длина волны в кабеле в 1,52 раза меньше, чем длина волны в свободном пространстве. Поэтому выдвигать одну из антенн вперед нужно на 1/4 длины волны в свободном пространстве (этот размер соответствует размеру Ш в таблицах 4.6 и 5.1), а удлинять одну из соединительных линий нужно на 1/4 длины волны в кабеле (этот размер соответствует размеру Т в табл. 4.6). Разница в размерах Ш, приве.Ценных в указанных таблицах, объясняется тем, что размеры одной из таблиц рассчитаны для настройки антенны на несущую частоту изображения, а другой - на среднюю частоту канала. На рис. 5.3 показана четырехэтажная синфазная решетка, собранная из четырех трехэлементных антенн "Волновой канал". Размещение ан­ тенн в четыре этажа значительно сужает диаграмму направленности в вертикальной плоскости и позво­ ляет прижать ее лепесток к земле. Это очень важно в условиях даль­ него приема телевизионных пере­ дач, когда сигнал приходит с линии горизонта. Коэффициент усиления такой антенной решетки достигает 14 дБ. Размеры антенн могут быть взяты из табл . 4.3 . Согласование Кабель 75 Ом а аа' а' . ... а' антенн осуществляется следующим образом. Первый (нижний) этаж соединяется со вторым соедините­ льной линией с волновым сопроти- влением 150 Ом, образованной / двумя отрезками 75-омного коак- На телецентр Кабель 750м спального кабеля. Длина соедини- тельных линий, которыми соедине- ны первый со вторым и третий с четвертым этажами, должна быть равна половине длины волны в кабеле. В связи с тем, что сигнал, аа' Рис. 5.3 . Четырехэтажная синфазная решетка проходя по линиям такой длины, задерживается на полпериода, т.е. его фаза меняется на обратную, для компенсации отрезки кабеля в линиях перекрещены. В точках питания антенн второго и третьего этажей два сопротивления по 150 Ом соединены параллельно, образуя 75 Ом. К этим точкам подключены трансформаторы, образованные отрезками 50-омного кабеля с волновым сопротивлением 100 Ом длиной Т. Поэтому в точках "в-в'' входные сопротивления двух нижних этажей и входные сопротивления двух верхних этажей оказываются равными 150 Ом, соединены параллельно, образуя 75 Ом. К этим точкам и подключается фидер с помощью четвертьволнового симметрирующего шлейфа длиной Ш. Размеры транс- 90
форматоров Т и шлейфа Ш можно взять из одной из помещенных ранее таблиц. На концах линий и трансформаторов оплетки кабеля соединяют между собой. Центральную жилу фидера, соединенную с центральной жилой и оплеткой шлейфа, подключают к левой точке "в", а оплетку фидера - к правой точке "в". С оплетками трансформаторов оплетку фидера не соединяют. В § 4.9 была рассмотрена семиэлементная широкополосная антенна типа АТВК-7/6-12, рассчитанная на прием передач по любому из каналов в диапазоне с шестого по двенадцатый. Широкополосность этой антенны достигнута взаимной расстройкой ее элементов и в результате коэффициент усиления оказывается небольшим. Некоторые радиолюбители пытаются собирать из таких антенн синфазные решетки для увеличения коэффициента усиления и использования таких решеток в условиях дальнего приема. Все попытки приводят к отрицательным результатам по следующим причинам. Антенна АТВК-7/6-12 рассчитана на применение в сравнительной близости от телевизионного передатчика, поэтому она не согласована с фидером, а лишь симметрируется с помощью кабельной петли. Обеспечить согласова­ ние антенн в решетке по их входным сопротивлением с волновым сопротивлением фидера во всем диапазоне невозможно, так как согласо­ вание осуществляется резонансными элементами - трансформаторами сопротивления, выполняемыми из отрезков кабеля длиной в 1/4 длины волны. Такой элемент является трансформатром только на той частоте сигнала, при которой его длина равна 1/4 длины волны. На другой частоте длина будет уже отличаться от 1/4 длины волны и как трансформатор он работать уже не будет, следовательно, произойдет рассогласование. Кроме того, антенны этого типа неидентичны по своим фазовым характеристикам. Фазы сигналов на выходах двух внешне одинаковых антенн могут быть также неодинаковыми. Это относится и к случаю, если из антенн собирается решетка, предназначенная для работы только на одном канале. В таком случае нецелесообразно использовать антенны, являющиеся широкополос­ ными. Выгоднее использовать в решетке либо более простые антенны с таким же усилением, но стабильной фазовой характеристикой, либо антенны такой же степени сложности, но узкополосные, обладающие более высоким коэффициентом усиления. Те же соображения можно применить и к другим видам широкополосных антенн. Собирать из них синфазные решетки нецелесообразно порой из-за трудностей согласования, порой из-за труд­ ностей фазирования. Хорошие результаты дают синфазные решетки, собранные из рамочных антенн. В диапазонах метровых волн наибольшее распространение получили двухэтажные и двухэтажные двухрядные синфазные решетки, собранные из двухэлементных рамочных антенн. На рис. 5.4 показаны двухэтажная синфазная решетка и схема симметрирующе-согласующего устройства к ней. Обе антенны этой решетки выполняют согласно рис. 4.5 и табл. 4.5. Симметрирование антенн осуществляется четвертьволновыми симметри­ рующими короткозамкнутыми шлейфами, не изменяющими входного сопротивления антенн. Поэтому линии, выполненные как и шлейфы из 75-омного кабеля, хорошо согласуются с антеннами. Линии берутся произвольной, но одинаковой длины. В точке соединения линий два сопротивления по 75 Ом соединены параллельно, образуя 37,5 Ом. Для 91
р аа' JO 40 Шлейф /аа' Лини~ Трансформатор На телецентр Вибратор Иэол1тор Линии К телевизору Рис. 5.4. Двухэтажная синфазная рамочная антенна согласования такого сопротивления с волновым сопротивлением фидера, которое составляет 75 Ом, используется трансформатор в виде отрезка кабеля длиной в 1/4 длины волны в кабеле. Волновое сопротивление кабеля, из которого выполняется трансфор- матор, определяется путем извлече­ ния квадратного корня из произведе­ ния сопротивлений на входе и выходе трансформатора, что дает 53 Ома. Таким образом, трансформатор дол­ жен быть выполнен из кабеля с волновым сопротивлением 50 Ом. Часто возникают затруднения в связи с отсуrствием отрезка 50-омно­ го кабеля. В этом случае можно выполнить согласование по другой схеме, показанной на рис. 5.5 . Все элементы этой схемы выполнены кабелем с волновым сопротивле­ нием 75 Ом. В схеме использованы два трансформатора, ~ключенные последовательно. Первый трансфор­ матор образован тремя параллель­ ными отрезками кабеля и имеет волновое сопротивление 25 Ом. Вто­ рой трансформатор образован двумя отрезками кабеля и имеет волновое 92 аа' Лини~ а Фидер К телевизору Рис. 5.5 . Вариант согласования двухэтажной антенны
сопротивление 37,5 Ом. Входное сопротивление решетки равно 37,5 Ом, на выходе первого трансформатора оно уменьшается до 16,7 Ом, а на выходе второго трансформатора увеличивается до 84,4 Ом. Хотя и не обес­ печивается полное согласование такого сопротивления с волновым сопроти­ влением фидера, равным 75 Ом, но рассогласование можно считать вполне допустимым. При этом рассогласовании коэффициент бегущей волны составляет 0,89, что соответствует передаче в фидер 98 % мощности сигнала, принятого антенной. Коэффициент усиления двухэтажной синфаз­ ной решетки из двух двухэлементных рамочных антенн примерно равен 12... 13 дБ. Если необходимо увеличить КЗД двухэтажной рамочной антенны, верхняя антенна выдвигается вперед по направлению на телецентр на расстояние, равное Ш, а верхняя линия удлиняется относительно нижней на длину Т. Двухэтажная решетка из рамочных антенн имеет узкую диаграмму направленности в вертикальной плоскости и более широкую в горизонталь­ ной. Это представляет большое удобство, так как антенная решетка не нуждается в тщательном ориентировании по азимуту, а узкий лепесток диаграммы направленности в вертикальной плоскости, прижатый к линии горизонта, благоприятствует дальнему приему телевизионных передач. Использовать эту антенную решетку рекомендуется в зоне полутени, прилегающей к зоне прямой видимости. Если после установки двухэтажной синфазной решетки из рамочных антенн экспериментально будет установлено, что ее коэффициент усиления недостаточен для получения уверенного приема с хорошим качеством изображения, можно изготовить еще две рамочные антенны и собрать решетку из четырех антенн, расположенных в два ряда и в два этажа. Такая антенная решетка со схемой согласования показана на рис. 5.6 . Все ее Стрела аа• Изолятор ~ На передатчик аа• аа' Шлейф Транс- форма­ тор а а а' ____ J,_O,~~~ ! Линия Линия К приемнику Рис. 5.6 . Двухэтажная двухрядная рамочная антенна 93
размеры берутся из таблицы 4.5 . За счет удвоения рядов сужается диаграмма направленности решетки в горизонтальной плоскости, а коэффициент усиления возрастает до 16... 17 дБ. Использовать такую антенную решетку целесообразно в дальней части зоны полуrени. Все элементы симметрирующе-согласующего устройства выполняют из отрезков 75-омного кабеля. Входное сопротивление двух верхних антенн в точке соединения верхних линий составляет 37,5 Ом. Верхний трансформа­ тор увеличивает его до 150 Ом. Такое же входное сопротивление имеют две нижние антенны. В точке соединения трансформаторов два сопротивления по 150 Ом соединены параллельно, образуя 75 Ом. Сюда и подключается фидер . Согласование получается достаточно хорошим. Синфазность обес­ печивается одинаковыми антеннами и одинаковой длиной всех четырех линий, которая может выбираться произвольно. Для соблюдения синфазно­ сти нужно обратить особое внимание на правильность подключения линий к антеннам: центральные жилы всех четырех линий подключают к левым концам вибраторных рамок, а оплетки - к правым. Иначе произойдет расфазирование. с При необходимости увеличения КЗД две верхние антенны выдвигают вперед на расстояние Ш, а обе верхние линии удлиняют относительно нижних на длину Т. В этой конструкции антенной решетки перекладины обязательно должны быть выполнены из изоляционного материала. Можно использовать текстолит, винипласт или деревянные рейки, проваренные в каком-либо противогнилостном составе и окрашенные. Мачта может быть выполнена из металла. Во избежание прогиба перекладин мачту можно сделать высту­ пающей вверх за пределы антенны на высоту Н/2 и подвязать все стрелы антенн к вершине мачты капроновым шнуром (использовать проволоку нельзя!) . На вершине мачты можно установить громоотвод в виде заостренного металлического штыря, приваренного к мачте, если она металлическая, или соединенного толстым проводом, проведенным по деревянной мачте, с надежным заземлением у основания мачты. Металличе­ ская мачта также надежно заземляется . Весьма привлекательны синфазные решетки, собранные из трехэлемент­ ных рамочных антенн. Двухэтажная синфазная решетка, собранная из двух трехэлементных рамочных антенн, должна обладать коэффициентом усиления примерно 19 дБ, а двухэтажная двухрядная синфазная решетка из четырех трехэлементных рамочных антенн - около 23 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала на выходе антенной решетки в 14 раз по сравнению с полуволновым вибратором. Размеры трехэлементных рамоч­ ных антенн можно взять для дециметрового диапазона из табл . 3.2, а для метрового диапазона - из табл. 4.6 . Согласование осуществляется в соответствии с рис. 5.4 или 5.5 для двухэтажной решетки из двух антенн, или рис. 5.6 - для двухэтажной двухрядной решетки из четырех антенн. Согласно тем же рисункам выполняется конструкция самих антенных решеток. Несмотря на то, что конструхция двухэтажной двухрядной решетки, собранной из трехэлементных рамочных антенн, для метровых диапазонов оказывается достаточно громоздкой (особенно для 1-го и 2-го каналов), ее можно рекомендовать для уверенного приема передач на дальней границе 94
зоны полутени или в тех случаях, когда использование более простых антенн не дает хороших результатов. При изготовлении трехэлементных рамочных антенн для дециметрового диапазона расстояние между концами вибраторной рамки, как показано на рис. 3.6, берется равным 15 мм. Такое небольшое расстояние взято для того, чтобы оно было значительно меньше стороны квадрата рамки. Если же антенну выполняют для работы в метровом диапазоне, это расстояние может быть увеличено до 40 мм. В табл. 4.6 расстояние между трехэлементными рамочными антеннами синфазной решетки по вертикали и по горизонтали Н указано максимально допустимым, примерно равным длине волны для получения наибольшего коэффициента усиления. Если такие большие расстояния окажутся непри­ емлемыми из-за громоздкости конструкции, разнос антенн по горизонтали можно уменьшить в 1,5 раза, хотя при этом коэффициент усиления решетки уменьшится примерно на 1 дБ. Можно также уменьшить расстояние между этажами решетки также в 1,5 раза, если это необходимо, что приведет к уменьшению коэффициента усиления решетки еще на 1 дБ. Вообще вовсе не обязательно, чтобы расстояния между этажами и рядами решетки были равны между собой. Двухэтажная двухрядная синфазная решетка достаточно громоздка, особенно для приема передач на 1-5 каналах. В условиях дальнего приема Стрела Изолятор р ао' • оо ма­ тор 1 Транс­ фор­ ма­ тор 2 Фидер К телевизору Рис. 5.7. Трехэтажная рамочная антенна 95
телевидения в зоне полутени, когда передающая антенна находится за линией горизонта, особенно важно, чтобы главный лепесток диаграммы направленно­ сти приемной антенны был прижат к Земле. В то же время, из-за низкой напряженности поля ориентирование антенны по азимуту при узкой диаграм­ ме направленности в горизонтальной ruюскости представляет определенные трудности. Поэтому можно рекомендовать трехэтажную однорядную синфаз­ ную решетку из трех двухэлементных или трехэлементных рамочных антенн, показанную со схемой согласования на рис. 5.7. Все размеры здесь такие же, как для уже рассмотренных рамочных антенн и синфазных решеток из них. Особенность же в том, что для согласования этой решетки с фидером требуются два соединенных последовательно трансформатора. Трансформа­ тор 1 образован параллельным соединеljием отрезков 75-омного и 50-омного кабелей, трансформатор 2 въmолнен из отрезка 50-омного кабеля. Напомним: все три линии выполняются одинаковой длины из одной и той же марки 75- омного кабеля. Коэффициент усиления такой решетки из двухэлементных рамочных антенн - 14 -16 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала в 5-6 раз, а из трехэлементных рамочных антенн около 21 дБ, что соответствует увеличению напряжения сигнала в 11 раз относительно полуволнового вибратора. В горизонтальной плоскости диаграмма направленности сравни­ тельно широка . 5.5. ДИАГРАММЪI НАПРАВЛЕННОСТИ СИНФАЗНЪIХ РЕШЕТОК Диаграмма направленности синфазной антенной решетки определяется диаграммой направленности самих антенн, входящих в решетку, и, кроме того, параметрами решетки. Если решетка сформирована в вертикальном направ­ лении, то есть построена в два или несколько этажей, сужается диаграмма направленности в вертикальной плоскости. Если же решетка сформирована в горизонтальном направлении, сужается диаграмма направленности в гори­ зонтальной плоскости. Наконец, большое значение имеет расстояние между антеннами в решетке. Рассмотрим формирование диаграммы направленности решетки, состоя­ щей из двух полуволновых вибраторов, расположенных рядом, на расстоянии Н между ними (рис. 5.8). Если сигнал приходит с направления, перпендикуляр­ ного плоскости, в которой лежат антенны, фазы наведенных в антеннах ЭДС одина­ ковы и мощности принятых сигналов арифметически складываются. Если же сигнал поступает под углом а, отличаю­ щимся от 90°, как показано на рисунке, сигнал к антенне 2 поступает позже, чем к антенне 1 благодаря тому, что появляе'тся разность хода d = Hcosa. Запаздывание сигцала, приходящего к антенне 2, при­ lt Рис. 5.8. К определению разности хода водит к сдвигу фазы ЭДС, наведенной в антенне 2 по отношению к ЭДС, наведенной в антенне 1. Этот угол сдвига фазы {З так относится к полному yrлу 21Т, как разность хода d относится к длине волны: 96
27Гd 27Гн cos rx. f3 =-А.- = --А.--. Обозначив отношение разноса между антеннами к длине волны: Н/ ), = К, окончательно получим: f3 = 2К7Г cos rx.. После сложения векторо11 Е 1 и Е2 при сдвите фаз между ними, равном f3 (рис. 5.9), из равнобедренного треугольника определяется длина суммарного вектора Е: [ Е = 2cos(K7Гcosrx.). Умножив полученное выражение на аналити­ ческое выражение диаграммы направленности полуволнового вибратора, получим окончатель­ ное выражение диаграммы направленности син­ фазной решетки, образованной двумя полуволно­ выми вибраторами при разносе по горизонтали, Рис. 5.9. Сложение векторов соответствующем значению К. При этом коэффи- циент 2 изъят, так как диаграмма направленности обычно выражается относительно ЭДС, получаемой при поступлении сигнала с главного направления, когда rx.= 7Г/2. Е cos(1Г/2cosrx.) cos(K7Гcosrx.) Егл Slllrt. На рис. 5.10 приведена диаграмма направленности указанной синфазной решетки в одной горизонтальной полуплоскости (диаграмма во второй полуплоскости аналогична) для пяти разных значений К. Видно, что при разносе между антеннами, равном половине длины волны (К= 0,5) диаграмма имеет один лепесток с шириной по уровню 0,7 (уровень половинной мощности) немного меньше 50°. Для сравнения можно указать, что ширина диаграммы направленности одиночного полуволнового вибратора на том же уровне составляет чуть больше 100°. Это означает значительное увеличение коэффи­ циента усиления антенной решетки по сравнению с одиночной антенной. Улучшается также пространственная избирательность антенны. При поступле­ нии помехи под углом rx.=45° наведенная ЭДС в решетке составляет 0,28 от максимума, а в одиночном полуволновом вибраторе 0,63. Таким образом, по напряжению помеха ослабляется в 2,25 раз, а по мощности - в 5 раз, то есть на 7 дБ. Диаграмма показывает, что при разносе между антеннами, превышающем половину длины волны, появляются боковые лепестки. Если разнос равен 0,75 длины волны, диаграмма содержит два боковых лепестка с уровнем 0,19 от максимума. С дальнейшим увеличением разноса растет и уровень боковых лепестков, достигая 0,7 при К-1,5. Если же разнос превышает 1,5 длины волны, вместо двух диаграмма приобретает четыре боковых лепестка. Так, при К= 2 два лепестка имеют уровень 0,29 (rx. = 27°) и два других - 0,83 (rx. = 61°). Боковые лепестки большого уровня крайне вредны, так как сильно ухудшают пространственную избирательность антенны не только к индустриальным помехам, но и к отраженным сигналам, что может привести к повторам на экране телевизора. Правда, при этом главный лепесток получается очень 97
--1<=~5 - ··· -J<.= --0,75 - --J<.=!,O -- -- lf= !.5 • 1 ··········· J<. = 2,0 бОu JOo 00° Рис. 5.10 Диаграммы направленности синфазной решетки узким: его ширина на уровне О, 7 не превышает 15°. Однако интенсивные боковые лепестки сводят это достоинство на нет. Поэтому рекомендуется выбирать разнос между антеннами в пределах от 0,5 до 0,75 длины полны принимаемого канала . В крайнем случае, если нужен особенно большой коэффициент усиления решетки, можно увеличить разнос до длины волны, что приведет к сужению главного лепестка диаграммы направленности до 28 °. Небесполезно напомнить: чем уже диаграмма направленности антенны, тем больше ее коэффициент усиления. Увеличивать разнос между антеннами сверх значения, равного длине волны, не рекомендуется . Приведенные диаграммы направленности были рассчитаны для синфазной решетки, собранной из двух полуволновых вибраторов, как простейшей антенны, для которой и аналитическое выражение диаграммы является наиболее простым. Однако основные свойства диаграмм направлеmюсти остаются такими же и для синфазНЪIХ решеток из более сложных узкополос­ ных антенн, рассчитанных на прием одного определенного частотного канала. Если же узкополосная антенна способна принимать несколько соседних по частоте каналов, как, например, в диапазоне дециметровых волн, необходимо предусмотреть, чтобы для самого высокочастотного канала разнос между антеннами не превышал длины волны. Весьма характерно, что на всех приведенных диаграммах направленности , независимо от значения разноса между антеннами (при любом значении К), отсутствует прием с боковых направлений (а: = О). Это объясняется тем, что 98
теоретически у полуволновых вибраторов (как и у большинства других телевизионных антенн) прием с боковых направлений отсутствует. Тем не менее на практике из-за того, что невозможно абсолютно точно изготовить антенну, слабый прием сбоку может иметь место. И, если в боковом направлении близко расположен мощный телевизионный передатчик, рабо­ тающий на том же или на соседнем частотном канале, он может создавать заметную помеху приему основного сигнала. Такая помеха может выражаться в сбоях синхронизации или в накладке на основное изображение слабой посторонней картинки, перемещающейся в горизонтальном или вертикальном направлении. Для резкого ослабления такой помехи целесообразно использо­ вать вместо одной антенны синфазную решетку из двух таких же антенн, расположенных рядом на расстоянии, равном половине длины волны того частотного канала, на котuром работает передатчик, создающий помеху. В ' связи с тем, что помехи приходят к антеннам решетки не одновременно, а со сдвигом во времени на половину периода, их фазы сдвинуты на 180°. Если антенны совершенно одинаковы, такой сдвиг приводит при сложении к взаимному уничтожению принятых антеннами помех. К обеим антеннам с помощью симметрирующе-согласующих устройств, предназначенных для данного типа антенн, подключаются линии одинаковой длины из 75-омного коаксиального кабеля, а соединение линий с фидером осуществляется с помощью четвертьволнового трансформатора из отрезка 50-омного кабеля, как показано на рис. 5.4, длина которого Т соответствует четверти длины волны в кабеле для основного канала. Кроме ослабления помехи, такая решетка обеспечит увеличение уровня полезного сигнала примерно на 3 дБ за счет увеличения коэффициента усиления и ослабит прием отраженных сигналов за счет сужения диаграммы направленности антенной решетки по сравнению с шириной диаграммы одной, ранее использованной антенны. Создание такой двухрядной синфазной решетки с расстоянием между рядами, равным половине длины волны, может быть связано с трудностями при использовании антенн типа "Волновой канал". Дело в том, что длина рефлектора у этих антенн превышает половину длины волны, и необходимый разнос между антеннами оказывается неосуществимым. Поэтому такую решетку можно собирать только из антенн, максимальный горизонтальный размер которых меньше половины длины волны. В качестве примера на рис. 5.11 показана синфазная двухрядная решетка из двухэлементных рамочных антенн. Все размеры этой решетки можно взять из таблицы 4.5 . Такую же решетку можно собрать из трехэлементных рамочных антенн с размерами согласно таблице 4.6 для метрового диапазона или таблице 3.2 для дециметрового диапазона. Однако для дециметровой решетки расстояние между антеннами берется ршщым половине длины волны канала изображения (таблица 1.2) мешающего телевизионного передатчика. Широкое распространение получили синфазные решетки, содержащие два или более этажа. Поэтому важно знать, как влияет разнос между этажами на форму диаграммы направленности в вертикальной плоскости. В условиях дальнего приема на равнинной местности необходимо, чтобы антенна лучше всего принимала сигнал с линии горизонта - при угле места, равном нулю. Н6ависимо от количества этажей решетки и разноса между этажами при угле места, равном нулю, диаграмма направленности имеет максимум. Однако в ~ловиях холмистой или горной местности, а также при сверхдальнем приеме 99
110 что П' ЛlllfllЯ !::::\. ~ ~ н теле­ tJизору Рис. 5.11 Двухрядная фазированная решетка О' 30 (при использовании отражений от ионосферы) сигнал может поступать и под другими углами места . Если (как и для диаграммы направленности в горизонтальной IШоскости) провести анализ формы диаграммы двухэтажной решетки из двух полуволновых вибраторов, в этих условиях оптимальным оказывается разнос между этажами, равный половине длины волны прини­ маемого частотного канала . Диаграмма направленности такой двухэтажной решетки содержит один лепесток с нулевым приемом из зенита (угол места 90°), а уровень половинной мощности соответствует углу места 30° . Достаточно широкая диаграмма направленности при этом благоприятствует приему сигнала с направлений под углами относительно линии горизонта . Когда же требуется обеспечить дальний прием за счет увеличения коэффи­ циента усиления антенной решетки, есть смысл увеличить разнос между этажами. При разносе в 3/4 длины волны в диаграмме появляется боковой лепесток под углом места 90° и сужается главный лепесток - угол места половинной мощности около 20°, а нулевой прием соответствует углу места 42°. Еще более узкий главный лепесток диаграммы направленности можно получить при разносе между этажами, равном длине волны. В этом случае также образуется боковой лепесток, направленный в зенит, угол места, соответствующий половинной мощности составляет 14,5 °, а нулевого приема - 3 0° . Наконец, допустимо увеличить разнос до полутора длин волн . При этом боковой лепесток имеет максимум под углом места около 42°, половинная мощность главного лепестка соответствует углу места 9,6 °, а нулевого приема - 20°. Увеличивать разнос сверх этого значения не следует, так как появляются два боковых лепестка. Так, при разносе между этажами в 2,5 длины волны главный лепесток, направленный на линию горизонта (угол места равен нулю) оказывается очень узким: половинной мощности главного лепестка диаграм­ мы соответствует угол места, равный всего 5,7 °, но диаграмма направленности решетки в этом случае оказывается изрезана боковыми лепестхами. Ближний к главному боковой лепесток имеет максимум под углом места 23,6° и отделен 100
от главного лепестка направлением нулевого приема под углом места 11,5°. Второй боковой лепесток имеет максимум под углом места 53° и отделен от первого бокового лепестка вторым направлением нулевого приема под углом места 37°. Если на трассе имеются даже небольшие холмы, нельзя отрицать возможпость поступления сигнала под небольшим углом места, который попадет в зону диаграммы направленности, соответствующую нулевому приему. В этом случае сигнал не сможет быть принят или будет значительно ослаблен. Хотя приведенный анализ диаграмм направленности в вертикальной плоскости относился к двухэтажной антенной решетке из двух полуволновых вибраторов, такой же характер должны иметь диаграммы решеток, собранных из более сложных антенн, например, из антенн типа "Волновой канал" или из рамочных антенн. Разница будет лишь в значениях углов места, соответ­ ствующих половинной мощности, нулевому приему и максимумам боковых лепестков. Поэтому при выборе величины разноса между этажами синфазной решетки, собранной из самых разных (но одинаковых!) антенн, можно руководствоваться приведенными выше соображениями. 5.6. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СКАНИРОВАНИЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ АНТЕНН Сканированием антенны называют управляемое пространственное пере­ мещение по определенному закону направления максимального приема, при котором последовательно "просматривается" заданный сектор или другая зона обзора. Так, антенна радиолокационной ста1щии кругового обзора вращается вокруг вертикальной оси и за каждый оборот позволяет обследо­ вать все окружающее пространство. Такое сканирование является механиче­ ским - механическое вращение антенны обеспечивает обзор заданной зоны. В отличие от механического в радиолокации в последние годы часто используют электрическое сканирование, при котором антенна представляет собой неподвижную решетку, а изменение направления главного лепестка диаграм­ мы направленности достигается соответствующим фазированием антенн решетки. Если, например, сигналы, принятые двумя антеннами, складываются непосредственно, максимум главного лепестка диаграммы направлен перпен­ дикулярно линии, соединяющей антенны. Но если перед сложением сигналов один из них задержать на часть периода, то есть сдвинуть его по фазе относительно сигнала, принятого другой антенной, диаграмма направленно­ сти повернется на некоторый уггол, для которого разность хода будет скомпенсирована введенной задержкой. При плавном и непрерывно меняю­ щемся сдвиге фаз максимум диаграммы направленности так же плавно и непрерывно изменяет свое направление. В технике телевизионного приема подобие механического сканирования использовалось давно. Антенна при этом устанавливалась на поворотной мачте и либо вручную, либо с применением электродвигателя, оснащенного редуктором, ее поворачивали в направлении нужного телевизионного пере­ датчика. Такие устройства использовались любителями телевизионного приема достаточно редко, так как были громоздкими и дорогими. Принцип электрического сканирования позволяет очень просто поворачи­ вать максимум диаграммы направленности неподвижной антенной решетки за 101
счет фазирования ее антенн. Вернемся к рассмотрению рис . 5.8 . Пусть антенны 1и·.2 - ненаправленные. Если направление на передатчик перпендикулярно линии, соединяющей антенны, принятые ими сигналы будут синфазны, и максимум диаграммы будет направлен на передат чик. Если же передатчик находится под углом !Х, между принятыми сигналами возникает сдвиг фаз /3 , соответствующий разности хода, и прием произойдет на склоне диаграммы направленности. Но достаточно задержать сигнал, принятый антенной 1, сдвинув его по фазе на тот же угол {3, чтобы оба сигнала оказались в фазе. В результате максимум диаграммы повернется и окажется в направлении !Х . При использовании направленных антенн зависимость угла максимального приема от сдвига по фазе одного из сигналов становится сложной. Форма диаграммы направленности фазиров анной двухрядной решетки из полуволновых вибра­ торов при расстоянии между ними, равном половине длины волны описы­ вается формулой : Е cos(1ГcosCl - /3/2)+ cos/3/2 Егл 2 sin!X В этой формуле угол /3 соответствует необходимой задержке сигнала, принятого антенной 1, для того чтобы максимум диаграммы направленности решетки оказался повернут в направлении !Х. Диаграммы направленности рассмотренной решетки для пяти значений фазирования антенн приведены на рис. 5.12. При рассмотрении диаграмм 102 !JO o 150° !60 ° !10° !б0 ° !,О --j}=O -···-.!3=~50 - ·-·- .JJ =90° ---- . JJ =!J50 · · ·········· ./3=!д0о 20° Рис. 5.12 Диаграммы направленности фазированной решетки
можно сделать следующие выводы. Фазирование решетки приводит к раздвоению диаграммы на два лепестка. С увеличением угла фазирования главный лепесток уменьшается, а боковой - увеличивается. Когда угол фазирования достигает 180°, лепестки становятся одинаковыми. Расчет показывает, что при дальнейшем увеличении угла фазирования боковой лепесток становится главным, что равносильно фазированию другой антен­ ны. В связи с тем, что полуволновый вибратор принимает сигналы одинаково спереди и сзади, диаграмма направленности в противоположной полуплоско­ сти аналогична приведенной. Отсутствие аналитического выражения диаграмм направленности других антенн не дает возможности проследить результаты их применения в фазированной решетке, но можно считать, что качественно они будут такими же. Для примера можно рекомендовать использование фазированной решетки при необходимости приема программ двух телевизионных передатчиков, работающих на одинаковых или соседних по частоте каналах и расположен­ ных в разных направлениях. Фазирование антенны в решетке легко осуществить за счет разной длины линий, например, показанных на рис. 5.11. Увеличение длины одной линии относительно другой производится на величину z, которая находится в зависимости от необходимого угла фазирования f1 (в градусах) и длины волны сигнала Ак в кабеле (в мм) по следующей формуле (длина волны в кабеле в 1,52 раз меньше, чем в свободном пространстве). 5.7. ПАССИВНЫЕ РЕТРАНСЛЯТОРЫ Встречаются такие условия, когда уверенный прием телевизионных передач оказывается невозможен из-за чрезмерно низкого уровня напряженности поля в точке приема. Это может быть связано с большим расстоянием до телевизионного передатчика, но иногда причина состоит в том, что неблаго­ приятен рельеф местности и точка приема расположена в ложбине. При этом прямому прохождению сигнала препятствует на,rrичие холма или горной преграды. В таких условиях прибегают к использованию активного или пассивного ретранслятора. Активный ретранслятор представляет собой совокупность приемной антенны, радиоприемника полного телевизионного сигнала, преобразователя частотного спектра, радиопередатчика преобразованного сигнала и передаю­ щей антенны. Преобразователь частотного спектра необходим для того, чтобы передача сигнала ретранслятором производилась на другом частотном канале относительно того канала, по которому сигнал был принят. Это требуется для устранения помех для тех телевизоров, которые могут попасть в зону, где возможен прием и основного сигнала, и ретранслируемого. В первые годы развития массового телевидения, когда число телевизионных центров было невелико, некоторые радиолюбительские коллективы создавали активные ретрансляторы для обеспечения возможности уверенного приема телевизион­ ных передач в своем населенном пункте. В настоящее время сеть действующих 103
телевизионных центров и госуда.рственпых активных ретрансляторов стала настолько густой, что выбрать свободный номер канала, пе создающий помех сигналам окружающих передатчиков, порой оказывается невозможно По­ этому органами министерства связи категорически запрещена постройка любительских активных ретрансляторов Установка же государственных активных ретрансляторов производи rся по плану, с учетом уже действующих передатчиков в каждом регионе и их частотных полос При этом зачастую для уста.повки нового ретра.нслятора приходится изменять номера каналов действующих телецентров и ретрансляторов Пассивный ретранслятор отличается тем, что не содержит приемопере­ дающей или усилительной аппаратуры, а прием и передача осуществляются исключительно антенными системами Различают пассивные ретрансляторы трех типов преломляющего, отра.­ жающего и препятствия Ретранслятор преломляющего типа в простейшем случае предста.вляет собой комбинацию двух острона.правленных антенн, одна из которых ориентирована на а.птенну передатчика, а втора.я направлена в точку приема. Таким образом, производится переизлучепие сигнала в нужном направлении Ретранслятор отражающего типа выполняется в виде одного или двух плоских антенных зеркал, которые обеспечивают изменение направления распростра.нения сигнала Антенны ретрансляторов преломляющего и отра.­ жающего типов должны быть выполнены с высокой точностью рабочих поверхностей при больших размерах полотен этих а.нтенн, доходящих до сотен квадрап1ых метров в телевизионном диапазоне частот Кроме того, должна. быть обеспечена жестка.я фиксация рабочих поверхностей антенн в простра.п­ стве, что требует использования сверхжсстких опор Поэтому ретрансляторы преломляющего и отражающего типов в последнее время редко находят применение на государственных линиях связи и совершенно неприемлемы в радиолюбительских условиях для приема телевизионных передач Пассивный ретранслятор типа препятствия был предложен в 1954 г Г 3 Айзепбергом и А М Моделем Такой ретранслятор представляет собой металлическую поверхность, расположенную между передатчиком и приемни­ ком, находящимся относительно передатчика в зоне тени (рис 5 13) В о rсутствие ретранслятора антенна передатчика, установленная в точке А, практически пе создает в точке приема Б электромагнитного поля, так как точка приема затенена При установке на пути распространения сигнала в точке В препятствия, в точке Б возникает поле Э 1о связано с тем, что Б Рис 5 13 К пояснению установки пассивного ретранслятора 104
препятствие в соответствии с принципом Гюйгенса возбуждается падающей на него волной и становится источником вторичного излучения При соответ­ ствующем выборе формы и размеров препятствия напряженность поля в точке Б может оказаться значительной и достаточной для уверенного приема телевизионного сигнала Роль препятствия в том, что на трассе распростра­ нения сигнала образуется поверхность с нулевой напряженностью поля на той стороне, которая обращена к пункту приема Деформации рабочей поверхности ретранслятора типа препятствия, вызванные ветром, или отклонения ее из-за неточности изготовления не влияют на интенсивность излучения и на уровень напряженности поля в точке приема Это - основное преимущество ретрансляторов типа препятствия перед ретрансляторами преломляющего и отражающего типов Поэтому полотно ретранслятора типа препятствия может быть выполнено не в виде жесткой металлической конструкции, а в виде проволочной сетки, жесткость же конструкции рамы такой сетки определяется исключительно необходимой механической прочностью Отпадает также необходимость выполнения юстировки рабочей поверхности ретранслятора после его установки, обязате­ льной для ретрансляторов преломляющего и отражающего типов Все это указывает на то, что пассивные ретрансляторы типа препятствия могут найти широкое применение для уверенного приема телевизионных передач в сложных рельефных условиях при их установке радиолюбителями Оптимальная форма полотна ретранслятора типа препятствия - дугоо­ бразная Однако практически из-за того, что горизонтальные размеры полотна значительно меньше расстояния до ретранслируемого передатчика, дуга вырождается в прямую, и такие же результагы дает полотно прямоугольной формы Полотно ретранслятора устанавливают в вертикальной плоскости, перпендикулярной линии, соединяющей точки А и Б Установка полотна ретранслятора на опорах показана на рис 5 14 Наибольшая высота полотна равна высоте зоны Френеля и может быть определена по формуле А. Ьт =--- 2 Slll (J. Наибольшая ширина полотна определяется допустимой расфазировкой полей, излученных серединой и краями полотна А ~ "" " / / , , " ,, ,,,~@~~~~~~~~шm~~шшш ., /// а Рис 5 14 Полотно Пассивного ретранслятора 105
В. этих формулах А - длина волны принимаемого телевизионного канала, а - угол между направлениями падающего на полотно поля и излученного поля на пункт приема, R 2 - наклонное расстояние между полотном ретранслятора и приемной антенной. Формулы справедливы, когда расстояние между пере­ дающей антенной и ретранслятором значительно больше расстояния между ретранслятором и приемной антенной. В противном случае вместо R2 следует подставлять в формулу значение R 1R 2/(R1 + R 2). Размеры полотна получаются в метрах, если также в метрах выражены расстояния. При расчете размеров пассивного ретранслятора следует учесть, что полученные размеры являются максимально допустимыми: увеличение этих размеров приводит к снижению эффективности ретранслятора. Фактически в диапазонах 1 и П метровых волн эти размеры могут оказаться реально невыполнимыми. Приведем следующий пример. Допустим, расстояние от передатчика до ретранслятора R 1 =30 км, расстояние от ретранслятора до приемной антенны R 2 =1 км, а угол между этими направлениями а = 10°. Тогда для первого телевизионного канала с длиной волны А = 6 м наибольшая высота полотна получится равной 17,3 м, а наибольшая ширина пол отна 132 м . В таких условиях полотно может быть выполнено меньших размеров , хотя эффективность ретранслятора, которая пропорциональна площади поверхно­ сти полотна, уменьшится. Для тех же условий, если ведется прием передач по 12-му к аналу с длиной волны 1,32 м, размеры полотна оказываются уже ближе к реальности: высота -3,7 м, ширина - 61,3 м. Наконец, для 33-го канала дециметрового диапазона волн при длине волны 0,53 м размеры полотна получаются еще меньше: высота - 1,5 м, и ширина - 39, 1 м. Эффективность пассивного ретранслятора типа препятствия можно характеризовать отношением напряженности поля в точке разме щения ретранслятора к напряженности поля в точке приема: Ев lR2 Ев= SЭФ ' где SэФ = О,5аЬ - эффективная поверхность полотна ретранслятора. Здесь коэффициент 0,5 учитывает расфазировку полей, излученных всей поверхно­ стью ретранслятора, а также уменьшение напряженности поля в точке приема за счет просачивания части энергии поля сквозь полотно ретранслятора. Если в рассмотренном примере выполнить полотно ретранслятора максим ально допустимых размеров и преобразовать формулу отношения напряженностей поля, подставив в нее выражение для эффективной поверхности полотна ретранслятора: Ев = sinа {R; ЕБ 0,425 VT' напряженность поля в точке приема окажется в 5,3; 11,2 и 18 раз меньше напряженности поля в точке установки ретранслятора соответственно для 1, 12 и 33-го кан алов. Из преобразованной формулы видно, что при малых углах а напряженно­ сть поля в точке приема обратно пропорциональна этому углу, а ее зависимость от расстояния до ретранслятора и от длины воm1ы сл абее, 106
поскольку их значения входят в формулу под знаком радикала, если размеры полотна выбраны максимально допустимыми. В то же время максимальные размеры полотна зависят от длины волны, с уменьшением длины волны они также уменьшаются, особенно высота полотна, которая зависит от длины волны в первой степени. Таким образом, эффективность ретранслятора при уменьшении длины волны можно было бы увеличить, если бы можно было увеличить размеры полотна сверх максимально допустимых. Это оказывается возможно, если полотно сделать не сплошным, а состоящим из нескольких горизонтальных полос, перекрывающих зоны Френеля через одну, т. е. одного знака. В связи с тем, что в дециметровых диапазонах волн максимально допустимая высота полотна оказывается небольшой, можно выполнить полотно из двух или трех полос, причем высота каждой полосы и расстояние между ними по высоте берутся равными найденному значению максимальной высоты полотна. Такие ретрансляторы называются многоэлементными. Эффективность многоэлементного ретранслятора типа препятствия возра­ стает пропорционально квадрату числа полос. Таким образом, если в приведенном примере выполнить полотно ретранслятора для 33-го канала из трех полос высотой 1,5 м каждая с расстоянием между ними по высоте также 1,5 м, эффективность ретранслятора увеличится в 9 раз. При этом напряжен­ ность поля в точке приема окажется уже не в 18 раз меньше напряженности поля в точке установки ретранслятора, а всего в два раза. На равнинной местности при большой протяженности трассы использо­ вание радиолюбительских пассивных ретрансляторов типа препятствия становится нереальным по следующим причинам. Установка ретранслятора должна производиться в такой точке трассы, где напряженность поля достаточно велика, а эта точка обычно находится за десятки километров от точки приема. С увеличением этого расстояния падает эффективность ретранслятора при равной эффективной поверхности полотна. Угол между направлениями падающего на ретранслятор поля и излученного на пункт приема уменьшается до долей градуса, что приводит к увеличению максима­ льно допустимой высоты полотна. При этом установка многоэлементного ретранслятора даже для дециметрового диапазона становится нереальной в связи с тем, что у ретрансляторов в таких условиях высота каждой полосы и расстояний между ними по высоте оказываются недопустимо большими. Пассивные ретрансляторы типа препятствия целесообразно устанавливать в условиях, когда точка приема закрыта в направлении на передатчик близкорасположенной высокой преградой, а на вершине этой преграды, на которой будет установлен ретранслятор, напряженность поля сигнала достаточно велика. Тогда полотно ретранслятора удается выполнить макси­ мально допустимых размеров даже для первого телевизионного капала, а для 12-го канала ретранслятор может быть выполнен многоэлементным. Рассмотрим теперь практическое исполнение полотна ретранслятора. Теория пассивных ретрансляторов основана на предположении, что препят­ ствие представляет собой сплошной металлический лист. Однако на практике полотно выполняют в виде проволочной сетки. Такие сетки хорошо отражают электромагнитные волны, если поляризация падающего поля параллельна проводам сетки. Тогда при горизонтальной поляризации сигнала полотно должно быть выполнено в виде горизонтальных проводов, а при вертикальной 107
поляризации - вертикальных. Расстояние между проводами должно быть значительно меньше рабочей длины волны. Можно считать достаточным, если их отношение будет не менее 20. Диаметр проводов также имеет значение: чем больше диаметр проводов, тем меньше просачиваемая мощность и тем лучше работает полотно. Хорошие результаты при изготовлении полотна ретран­ слятора дает антенный канатик. Для обеспечения прочности провода полотна можно скрепить поперечными проводами любого диаметра, пропояв все точки пересечений. Расстояния между поперечными проводами выбирается произво­ льно из соображений механической прочности. Полотно ретранслятора устанавливают на двух или нескольких опорах. Если используются промежу­ точные опоры, все части полотна должны находиться в одной плоскости. Прямоугольная форма полотна обеспечивается его подвеской к капроновому шнуру. Изолировать полотно от опор нет необходимости. Высота нижней кромки полотна над поверхностью земли должна быть не менее нескольких длин волны принимаемого канала. При использовании пассивного ретранслятора приемная антенна должна быть ориентирована в направлении на его полотно не только по азимуту, но также и по углу места. Поэтому геометрическая ось антенны оказывается не горизонтальной, как обычно, а должна располагаться под соответствующим углом к горизонту. 5.8. ОСОБЕННОСТИ СВЕРХДАЛЬНЕГО ПРИЕМА ТЕЛЕВИДЕНИЯ Как уже отмечалось, сверхдальний прием телевизионных передач наблю­ дается сравнительно редко, сеансы его непродолжительны и не поддаются прогнозированию. Сверхдальний прием возможен при случайно сложившихся благоприятных условиях распространения сигнала. Рассмотрим, каковы же эти условия и чем объясняется сверхдальний прием телевидения? Как известно, основой распространения радиоволн длинноволнового и средневолнового диапазонов является земная волна, которая характеризуется тем, что энергия электромагнитного поля огибает земную поверхность за счет преломления в атмосфере. Это преломление происходит благодаря уменьше­ нию плотности воздуха с высотой. Радиоволны коротковолнового диапазона слабо преломляются в атмосфере, но способны отражаться от верхних ионизированных ее слоев. Долгое время считалось, что радиоволны метрового диапазона не огибают поверхность земли (не подвержены рефракции) и не отражаются ионосферой. Это, однако, оказалось не так. Степень ионизации слоев ионосферы резко возрастает в годы солнечной активности, а также и по другим причинам. Это приводит к образованию условий, способствующих отражению волн метро­ вого диапазона. Наиболее важными в этом отношении являются слой Е, расположенный на высоте 95 ... 120 км над поверхностью земли, и слой F2, расположенный на высоте 230... 400 км. Считается, что образование слоя Е связано с ионизацией молекул азота и кислорода рентгеновским и ультрафио­ летовым излучением Солнца, а образование слоя F2 - ионизацией тех же газов ультрафиолетовым и корпускулярным излучениями Солнца. Слой Е характе­ ризуется большим посто янством электронной концентрации изо дня в день, которая возрастает днем и уменьшается ночью, а слой F является неустойчи- 108
вым образованием. В этом слое как электронная концентрация, так и высота расположения ее максимума в разные дни колеблются в значительных пределах. Однако днем концентрация электронов в этом слое также выше, чем ночью, и, кроме того, зимой она значительно больше, чем летом. В предрассветные часы наблюдается глубокий минимум электронной концент­ рации слоя F2. Время от времени в области Е образуется сильно ионизированный слой, который называют "спорадическим слоем Е". Интенсивность спорадического слоя Е во много раз выше интенсивности нормального слоя Е. Исследования показали, что спорадический слой Е представляет собой скопление электрон­ ных облаков, которые имеют горизонтальную протяженность в десятки и сотни километров и движутся со скоростью до 300 км/ч. Время существования этого слоя колеблется в широких пределах, но не превышает нескольких часов. Спорадический слой Е может возникать в любое время суток и года, однако в средних широтах он чаще образуется в летние дни. Предполагается, что образование спорадического слоя Е связано с просачиванием заряженных частиц из вьпперасположенных слоев и с потоками метеоров. Подобно тому как радиоволны длинноволнового и средневолнового диапазонов прело­ мляются в атмосфере, радиоволны УКВ диапазона преломляются в ионо­ сфере. Степень преломления зависит от электронной концентрации слоя и от длины радиоволны или ее частоты. Чем больше частота волны, тем более высокая концентрация электронов требуется для того, чтобы за счет преломления и полного внутреннего отражения волна вернулась на Землю. Кроме того, доказано, что в точке отражения волны электронная концентрация обязательно должна возрастать с высотой. Отражение не может происходить в области максимума и тем более в области уменьшения электронной концентрации с высотой. Непостоянство электронной концентрации в ионизированных слоях, ее изменения в течение года и в течение суток, кратковременность и случайность спорадического слоя Е приводят к тому, что условия достаточного преломления и полного внутреннего отражения, необходимые для возврата радиоволн на землю, возникают также случайно, длятся кратковременно и не прогнозируются. Измеренные с помощью геофизических ракет электронные концентрации различных слоев в разное время объясняют, почему сверхдальний прием телевидения наблюдается только в пределах первого диапазона (1-й и 2-й телевизионные каналы). Частота волн последующих диапазонов больше и требует для возврата волны на землю таких электронных концентраций, которых в слоях не бывает. Волны этих диапазонов от ионосферы не отражаются, а пронизывают ее насквозь. Сверхдальний прием телевизионных программ обусловлен появлением слоя F2 и спорадического слоя Е. Однако электронная концентрация нормального слоя Е недостаточна для отражения волн телевизионного диапазона, следовательно, и сверхдальнего приема не происходит. Согласно законам преломления луч, падающий на преломляющую поверхность нормально (под прямым углом), не преломляется. Чем более полого падает луч на преломляющую поверхность, тем больше вероятность того, что будут достигнуты условия для полного внутреннего отражения, тем меньшая электронная концентрация для этого потребуется. Поэтому сверхда- 109
льний прием телевидения наблюдается только на больших расстояниях (около 1ООО км и более) от телевизионного передатчика, а меньшие расстояния для сверхдальнего приема образуют мертвую зону. Протяженность электронных облаков и электронная концентрация иони­ зированных слоев изменяются в широких пределах. Поэтому также в широких пределах изменяется напряженность поля телевизионного сигнала при появле­ нии сверхдальнего приема. Эти пределы настолько широки, что иногда оказывается возможен сверхдальний прием с хорошим качеством изображения даже при использовании комнатных антенн, как это наблюдалось в 1957 г. Тем не менее вероятность получения устойчивого изображения при сверхдальнем приеме увеличивается при использовании высокоэффективных антенн и высокочувствительных телевизионных приемников. Из числа таких приемни­ ков можно рекомендовать телевизор для дальнего приема Н. Швырина, описание которого приводилось в журнале "Радио" 12 за 1972 г. Этот телевизор пригоден для приема сигналов с разными стандартами разложения изображения. Однако следует учесть, что постройка такого телевизора, а особенно его налаживание и настройка доступны лишь очень опытным радиолюбителям. К тому же в журнале приводилось недостаточно подробное описание, Для опытов по сверхдальнему приему можно использовать и обычный телевизионный приемник черно-белого изображения промышленно­ го производства, приняв меры к улучшению его чувствительности. В качестве антенн целесообразно использовать узкополосные антенны с большим коэффициентом усиления, например, двухрядную синфазную решет­ ку из трехэлементных рамочных антенн, построенную по размерам для первого канала. Установить антенну желательно на высокой мачте, а если длина фидера превысит 50 м, использовать малошумящий антенный усили­ тель, установив его на мачте в непосредственной близости от антенны. В связи с тем, что заранее неизвестно, с какого направления окажется возможным осуществить сверхдальний прием при сложившихся благоприятных условиях распространения сигнала, необходимо иметь возможность быстро и опера­ тивно ориентировать антенну. Для этого антенну устанавливают на поворот­ ной мачте, которая может вращаться с приводом от реверсивного электрод­ вигателя, оснащенного редуктором с большим коэффициентом передачи. Благодаря такому редуктору мощность двигателя может быть небольшой, так как момент вращения с вала двигателя увеличивается пропорционально коэффициенту передачи редуктора. Естественно, что выходные шестерни редуктора должны быть рассчитаны на большие усилия. Во избежание скручивания фидера система поворота антенной мачты должна быть оснащена концевыми выключателями питания электродвигателя, которые ограничивают поворот мачты. Эти же концевые выключатели могут быть использованы для сигнализации о достижении предельного поворота антенны. Некоторые радиолюбители дополняют систему дистанционного поворота антенны парой сельсинов. Это дает возможность по шкале, установленной на оси сельсина­ приемника, определять направление антенны в любом ее положении. Конечно, в тех случаях, когда установка для сверхдальнего приема предназначена для приема телевизионных передач одного определенного телецентра, нет нужды антенну выполнять поворотной. В этом случае антенна ориентируется по направлению на передатчик раз и навсегда при ее установке. 110
Приложение 1 АНТЕННЫ ДЛЯ ПРИЕМА НАЗЕМНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ ИЗ .КАТАЛОГА ФИРМЫ "БЕЛКА" 1:~"\J!ftjlifl Антениы для приема наземного телевидения предназначены как для индивидуального приема, так и для оборудования систем коллективного приема телевизионных передач от телевизионных центров и наземных ретран­ сляторов. Эти антенны подразделяются на одноканальные, однодиапазонные, двухдиапазонные и широкодиапазонные. Одноканальные антенны рассчитаны иа прием только одной определенной программы, передаваемой по тому частотному каналу, на который настроена данная антенна. Однодиапазоиные антенны рассчитаны на прием нескольких программ, которые передаются на частотах одного определенного диапазш~а: 1 метрового (1, 2 каналы), 11 метрового (3".5 каналы), 111 метрового (6 ... 12 каналы) или IV-V дециметрового (21."80 каналы). Двухдиапазонные антенны способны принимать сигналы нескольких программ в каких-либо двух указанных диапазонах, а широкодиапазонные - более, чем в двух диапазонах. Антенны, рассчитанные на прием сигналов диапазона 11 (3".5 каналы), могут также принимать сигналы УКВ-ЧМ радиовещания. Все перечисленные ниже антенны являются пассивными за исключением аяrенн типа АЭ3-07 и 20/6-12/21-60, которые содержат широкодиапазонные антенные усилители. В приводимых данных каждой антенны значение коэффи­ циента усиления дается по отношению к полуволновому вибратору. Коэффициент защитного действия показывает отношение уровней главного лепестка диаграм­ мы направленности антенны к уровню ее заднего лепестка. Большей частью указаны две марки каждой антенны: по номенклатуре корпорации "Белка" и по номенклатуре изготовителя (на-пример: АЭl-01 и DIPOL 5/3-5). АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ АЭl-01 Номера каналов 3".5 Коэффициент усиления, дБ 3... 8 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 5 Коэффициент защитного действия, дБ 8 Входное сопротивление, Ом 300 Масса, кг 1,6 Марка изготовителя DIPOL 5/3-5 АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ АЭl-02 Номера каналов 6.. .12 Коэффициент усиления, дБ 6 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 4 Коэффициент защитного действия, дБ 8 Входное сопротивление, Ом 300 Масса, кг 0,6 Марка изготовителя DIPOL 4/6-12 111
АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ АЭl-03 Номера каналов 612 Коэффициент усиления, дБ 8 Вид поляризапии сигнала горизонтальная Количество элементов ll Коэффипиент защитного действия, дБ 12 Входное сопротивление, Ом 300 Масса, кг 1,4 Фирма изготовитель DIPOL 11 / 6-12 АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ АЭl-04 Номера каналов 612 Коэффициент усиления, дБ 6 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 7 Ко эффициент защитного действия, дБ 12 Входное сопротивление, Ом 300 Масса, кг l,O Марка изготовителя DIPOL 7/6-12 АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ АЭl-09 Номера каналов l5 Коэффициент усиления, дБ 7,5 8 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 5 Коэффициент защитного действия, дБ 19 24 Масса, кг 3,5 Марка изготовителя FUNKE Rl205 АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ АЭ2-01 Номера каналов 21 60 Коэффициент усиления, дБ ll Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов l9 Коэффициент защитного действия, дБ 19 26 Входное сопротивление, Ом 75 Масса, кг 0,9 Марка изготовителя DIPOL 19/ 21-60 АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ АЭ2-02 Номера каналов 21 60 Коэффициент усиления, дБ 7,5 14 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 26 Коэффициент защитного действия, дБ l9 26 Входное сопротивление, Ом 75 Масса, кг 0,7 Марка изготовителя POLARIS 26/21-60 112
АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ Номера каналов 21 60 Коэффициент усиления, дБ 13 18 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 91 Коэффициент защитного действия, дБ 20 Входное сопротивление, Ом 300 Масса, кг 2,0 Марка изготовителя АТХ 91-21-60 АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ Номера каналов 21 60 Коэффициент усиления, дБ 5,5 9 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 11 Коэффициент защитного действия, дБ 19 26 Входное сопротивление, Ом 75 Масса, кг 0,7 Марка изготовителя DIPOL 11/21-60 АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ Номера каналов 24 49 Коэффициент усиления, дБ 14 17,5 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 26 Коэффициент защитного действия, дБ 28 Масса, кг 2,0 Марка изготовителя ATV 26/24-49 АНТЕННА ОДНОКАНАЛЬНАЯ Номер канала 24 16,5 Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ Масса, кг Марка изготовителя 19 26 2,2 ATV 19/24 АНТЕННА ОДНОКАНАЛЬНАЯ Номер канала 51 17 Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов горизонтальная 21 Коэффициент защитного действия, дБ Масса, кг Марка изготовителя 28 1,9 ATV 21/51 АЭ2-03 АЭ2-04 АЭ2-07 АЭ2-08 113
АНТЕIША ОДНОДИАПАЗОЮIАЯ АЭ2-09 Номера каналов 21 35 Коэффициент усиления, дБ 16,5 19 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 27 Коэффициент защитного действия, дБ 28 Масса, кг 2,6 Марка изготовителя ATV 27/21-35 АНТЕННА ДВУХДИАПАЗОЮIАЯ АЭЗ-01 Номера каналов 6 12и21 60 Коэффициент усиления, дБ 6и6 1О Вид поляризации сигнала горизонт альная Количество элементов 18 Коэффициент защитного действия, дБ 13и26 Входное сопрот ивление, Ом 75 Масса , кг l,5 Марка изготовителя DIPOL 18/ 6-1 2/21-60 AHTEIOIA ДВУХДИАПАЗОЮIАЯ АЭЗ-02 Номера каналов 3 5и2l 60 Коэффициент усиления, дБ 34и812 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 21 Коэффициент защитного действия, дБ 8и26 Входное сопротивление, Ом 75 Масса, кг 1,6 Марка изго то вителя DIPOL 21 /3-5 /21-60 АНТЕЮIА ДВУХДИАПАЗОЮIАЯ АЭЗ-03 Номера каналов 6 12и21 60 Коэффициент усиления , дБ 6и8 12 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 26 Коэффициент защитного действия, дБ 6 и 8 12 Входное сопротивление, Ом 75 Масса , кr 1,6 Марка изго товителя DIPOL 26 / 6-12/21-60 АНТЕННА ШИРОКОДИАПАЗОЮIАЯ Номера каиалов 21 69 Коэффициент усиления, дБ 10 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 13 Коэффициент защитного действия, дБ >28 Марка изготовителя COBER 89099 АНТЕННА IПИРОКОДИАПАЗОННАЯ АКТИВНАЯ АЭЗ-07 Номера каналов 160 Коэффициент усиления, дБ 25 (МВ), 22 (ДМВ) Вид поляризации сигнала горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ О Коэффициент шума, дБ 3,5 8,0 Питание 220В,50Гц Марка изготовителя SKYMASTER DTM-500B 114 :~~е~1 ~я ~~
АНТЕННА ШИРОКОДИАПАЗОННАЯ Номера каналов 15,612,21 69 Коэффициент усиления, дБ 3, 6,5, 9 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 1,8,21 Коэфф защити действия, дБ 2,18 23,24 26 Масса, кг 2,0 Марка изготовителя FUNKE DCRS 1730-2/69 АНТЕННА ШИРОКОДИАПАЗОННАЯ Номера каналов 15,612,21 69 Коэффициент усиления, дБ 5,9,5 11,915 Вид поляризации сигнала горизонтальная Количество элементов 3, 10, 47 Коэфф защити действия, дБ 13 16, 20, 27 Масса, кг 4,6 Марка изготовителя FUNKE DCRS 1760-2/69 Номер канала Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов АНТЕННА ОДНОКАНАЛЬНАЯ 53 11,5 горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ 10 22 0,8 Масса, кг Марка изготовителя Номер канала Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов UAB ATV 10/53 ~111 АНТЕННА ОДНОКАНАЛЬНАЯ~ 53 14,5 горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ 18 22 1,0 Масса, кг Марка изготовителя UAB ATV 18/53 АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ Номера каналов Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов 35 3 горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ Входное сопротивление, Ом 3 8 300 1,1 UAB DIP 3/3-5 Масса, кг Марка изготовителя АНТЕННА ОДНОДИАПАЗОННАЯ Номера каналов Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов 21 60 13 17 горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ Входное сопротивление, Ом 87 20 300 1,7 UAB АТХ 87-21 -60 Масса, кг Марка изготовителя АЭЗ-11 АЭЗ-12 115
АНТЕIПIА ОДНОДИАПАЗОIПIАЯ Номера каналов Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов 21 60 9 горизонтальная 8 Коэффициент защитного действия, дБ 18 Масса , кr Марка изrотовителя 0,8 UAB ATV 8/21-60 АНТЕIПIА ОДНОДИАПАЗОННАЯ Номера каналов Коэффициент уснления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов 21 60 13 горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ 16 22 0,9 UAB ATV 16/ 21-60 Масса, кг Марка изготовителя АНТЕIПIА ОДНОДИАПАЗОШIАЯ Номера каналов Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов 21 39 lЗ,5 горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ 13 22 l,O Масса, кг Марка изготовителя UAB ATV lЗ/21-39 АНТЕIША ДВУХДИАПАЗОIПIАЯ Номера каналов Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов 3 5и21 60 34и610 горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ Входное сопротивление, Ом 13 8и26 75 l,5 UAB DIP 13/ 3-5/ 21 -60 Масса, кг Марка изготовителя АНТЕШIА ДВУХДИАПАЗОIПIАЯ Номера каналов Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элемекrов 6 12и21 60 27,5 30и28 32 горизонтальная Коэффициент защитного действия, дБ Входное сопротивление, Ом 33 12и26 75 2,3 UAB POLARIS 33 /6-l2/ 2l-60W Масса, кг Марка изготовителя АНТЕIПIА ДВУХДИАПАЗОIПIАЯ (с усилителем) Номера каналов Коэффициент усиления, дБ Вид поляризации сигнала Количество элементов 6 l2и21 60 27,5 30и28 32 горизонтальная и вертикальная Коэффициент защитного действия, дБ Входное сопротивление , Ом 21 12и26 75 l,7 DIP 20/ 6-12/2 1 -60 Масса, кг Марка изготовителя UAB 116
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ПАРАМЕТРОВ АНТЕНН НАЗЕМНОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ Тип Номера ка- Коэффициентуси- Кол-во Масса, антенны на лов ления, дБ элементов кг АЭl-01 (DIPOL 5/3-5) 35 38 5 1,6 АЭl-02 (DIPOL 4/6-12) 612 6 4 0,6 АЭl-03 (DIPOL 11/6-12) 612 8 11 1,4 АЭl-04 (DIPOL 7/6-12) 612 6 7 1,0 АЭl-09 (FUNKE R1205) 15 7,5 8 5 3,5 АЭ2-01 (DIPOL 19/21-60) 21 60 11 19 0,9 АЭ2-02 (POLARIS 26/21-60) 21 60 7,5 14 26 0,7 АЭ2-03 (АТХ 91-21-60) 21 60 13 18 91 2,0 АЭ2-04 (DIPOL 11/21-60) 21 60 5,5 9 11 0,7 АЭ2-06 (АТУ 26/24-49) 24 49 14 17,5 26 2,0 АЭ2-07 (АТУ 19/24) 24 16,5 19 2,2 АЭ2-08 (АТУ 21/51) 51 17 21 1,9 АЭ2-09 (АТУ 27/21-35) 21 35 16,5 19 27 2,6 АЭ3-01 (DIPOL 18/6-12/21 -60) 6 12, 6,610 18 1,5 21 60 АЭ3-02 (DIPOL 21/3-5/21-60) 3 5, 21-60 34,812 21 1,6 АЭЗ-03 (DIPOL 26/6-12/21 -60) 6 12, 6,812 26 1,6 21 60 АЭ3-05 (COBER 89099) 21 69 10 13 АЭ3-07 (SKYMASTER 160 25 (МВ), 2 DTM-5008) 22 (ДМВ) АЭ3-11 (FUNKE DCRS 15,612, 3, 6,5, 9 1,8,21 2,0 1730-2/69 21 69 АЭ3-12 (FUNKE DCRS 1 5, 6 12, 5, 9,5 11, 9 15 3, 10, 47 4,6 1760-2/69 21 69 UAB АТУ 10/53 53 11,5 10 0,8 UAB АТУ 18/53 53 14,5 18 1,0 UAB DIP 3/3-5 35 3 3 1,1 UAB АТХ 87-21 -60 21 60 13 17 87 1,7 UAB АТУ 8/21-60 21 60 9 8 0,8 UAB АТУ 16/21-60 21 60 13 16 0,9 UAB АТУ 13/21-39 21 39 13,5 13 1,0 UAB DIP 13/3-5/21-60 35,21 60 34,610 13 1,5 UAB Polar1s 33/6-12/21-60W 6 12, 27,5 30, 28 32 33 2,3 21 60 UAB DIP 20/6-12/21-60 6 12, 27,5 30, 28 32 21 1,7 21 60 117
6. СПУТНИКОВОЕ ТЕЛЕВИДЕНИЕ 6.1 . АНТЕННЫ ДЛЯ ПРИЕl\f:\ СПУТНИКОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ Наибольший интерес в настоящее время представляет прием телевидения в диапазоне 11 ... 12 ГГц, для которого наиболее применимы параболические антенны, так как параболоид вращения отражает все падающие на его апертуру и параллельные его оси лучи в одну точку, называемую фокусом. Апертурой же называется часть плоскости, ограниченной кромкой параболои­ да. На этом свойстве, в частности, основан принцип прожектора. Таким образом, антенный параболоид, строго говоря, не представляет собой антенну в ее понимании преобразователя напряженности электромагнитного поля в напряжение сигнала. Параболоид представляет собой лишь отражатель радиоволн, концентрируя их в фокусе, куда и должна быть помещена сама антенна. На частоте 12 ГГц длина волны равна 2,5 см. Так как коэффициент усиления антенны пропорционален длине волны, обычные антенны в этом диапазоне имеют очень малый коэффициент усиления. Так, антенны той же конструкции, что на первом частотном канале (длина волны 600 см) в диапазоне 12 ГГц будут иметь коэффициент усиления в 240 раз меньше (на 48 дБ). Кроме того, мощность передатчиков ИСЗ, ограниченная источниками энергии, массой и габаритами, во много раз меньше мощности наземных телевизионных передатчиков. Наконец, при большом расстоянии до спутника напряженность поля в точке приема весьма мала. Все это требует использо­ вания приемных антенн, обладающих очень большим коэффициентом усиле­ ния. Параболический отражатель решает эту задачу, концентрируя энергию сигнала на антенне (называемой по аналогии с передающей антенной облучателем), помещенной в фокус параболоида. Отсюда, чем больше А р 1-----.-------- i1 о P/z P/z Рис. 6.1 . К определению параболы 118 диаметр апертуры параболоида, тем ольше коэффициент усиления антенны. Параболоид вращения, используемый в качестве отражателя антенны, образует­ ся вращением плоской параболы вокруг ее оси. Основное свойство (определение) па­ раболы: параболой называется геометри­ ческое место точек, равноудаленных от заданной точки (фокуса) и заданной пря­ мой (директрисы). На рис. 6.1. показаны точка F - фокус и линия АВ - директриса. Точка М с координатами (х, у) - одна из точек параболы. Расстояние между фоку­ сом и директрисой называется парамет- ром параболы и обозначается буквой р. Тогда координаты фокуса будут (р/2, О). Начало координат (точка О) называет­ ся вершиной параболы.
По определению параболы отрезки MF и РМ равны. Согласно теореме Пифагора MF2 =FK 2 - КМ2.Втожевремя,FK=х-р/2,КМ =уиРМ = х+р/2. Тогда: (х - р/2) 2 +у2 = (х +р/2)2. Возводя в квадрат выражения в скобках и приводя подобные члены, окончательно получаем каноническое уравнение параболы: у2 = 2рх При постоянном значении параметра, задаваясь координатами х, находят значение правой части уравнения параболы и, после извлечения квадратного корня получают координату у. Парабола - кривая линия, симметричная относительно оси абсцисс (рис. 6.2), называемой осью параболы. Проведем касательную НК к параболе вточкеМинормальMDктойже точке, перпендикулярную касатель­ ной. Можно доказать, что отрезки КОиОхравны.ТогдаКЕ=ЕМи равны между собой треугольники РЕМ и KEF, При этом равны также РЕ и EF и по равенству трех сторон равны треугольникИ РЕМ и EMF. Из их равенства следует, что равны углы РМЕиEMF,азначитиуглыНМСи EMF. Отсюда очевидно равенство углов CMD и DMF - угла падения и угла отражения. Это доказывает, что все лучи, падающие на параболу параллельно ее оси, пересекаются в фокусе. Наконец, благодаря тому, что сумма отрезков СМ+ МР равна сум­ ме отрезков СМ+ MF, следует вывод: /( у 11 А рг--~t--~~~,,Е--+-~ 1 (}' Рис. 6.2 Сходимость лучей в фокусе параболоида JJI электромагпитпые волны, падающие на апертуру параболоида параллельно оси, поступают к фокусу синфазно. Это крайне важно для антенны, так как иначе лучи, отраженные разными точками поверхности параболоида, сходи­ лись бы в фокусе с разными фазами, и сложение сигналов получалось бы с меньшим результатом. Самостоятельное изготовление параболического отражателя достаточно трудоемко. В промышленных условиях параболоид вытягивается из дюрале­ вого листа с помощью мощных гидравлических прессов. Одновременно в поверхности параболоида вырубается большое количество маленьких отвер­ стий, которые не влияют на его работу, но значительно уменьшают парусность. К другой разновидности относятся параболоиды, изготовленные из пластических масс методом литься с последуюшей металлизацией поверхности напылением. В любительских условиях ни тот, ни другой метод невозможны. Однако, в радиолюбительской литературе неоднократно при­ водились достаточно простые технологии изготовления самодельных парабо­ лоидов методом выклейки стеклотканью по шаблону с последующей оклейкой 119
фольгой. В некоторых источниках также приводятся готовые таблицы вычисленных координат параболы одного определенного параметра, что позволяет избавиться от несложного, но громоздкого расчета. Если же окажется целесообразным использование параболы с другим значением параметра, такой расчет придется выполнить. Выбор параметра параболы определяет глубину параболоида, 10 естL расстояние между вершиной и фокусом. При одинаковом диаметре апертуры короткофокусные параболоиды обладают большой глубиной, что делает крайне неудобным установку облучателя в фокусе. Кроме того, в короткофо­ кусных параболоидах расстояние от облучателя до вершины зеркала значительно меньше, чем до его краев, что приводит к неравномерности амплитуд у облучателя для волн, отразившихся от кромки параболоида и от зоны, близкой к вершине. Длиннофокусные параболоиды имеют меньшую глубину, установка облучателя оказывается удобнее и амплитудное распреде­ ление становится равномернее. Так, при диаметре апертуры 1,2 ми параметре параболы 200 мм глубина параболоида оказывается равной 900 мм, а при параметре 750 мм - всего 240 мм. Если параметр превышает радиус апертуры, фокус, в котором должен находиться облучатель, располагается вне объема, ограниченного параболоидом и апертурой. Оптимальным как раз считается выбор параметра несколько большим, чем радиус апертуры. В качестве облучателя обычно используется открытый конец круглого волновода, конический (или более сложной формы) рупор, если принимается сигнал линейной поляризации, а также спиральный облучатель при круговой поляризации. Наконец, антенна должна быть оснащена юстировочным устройством для точного наведения на ИСЗ по двум координатам: азимуту и углу места. Геостационарные ИСЗ размещены на круговой орбите, плоскость которой совпадает с экваториальной плоскостью Земли, и характеризуются только одной координатой - восточной или западной долготой. Если бы точка приема находилась на экваторе, ориентировать антенну на спутник достаточно было бы также только по одной координате - по углу места, поворачивая антенну в той же плоскости. Когда точка приема находится не на экваторе, при разных значениях долготы спутников направления на них отличаются уже как углами места, так и азимутами. Зная с достаточной точностью долготу конкретного ИСЗ и координаты точки приема (широту и долготу) можно сравнительно просто вычислить необходимое направление антенны на этот спутник по азимуту и углу места. Тем не менее, по самым разным причинам абсолютно точно определить необходимое направление антенны на спутник невозможно. К таким причинам относятся неточность известных координат наземной точки приема, неточность отсчета азимутального направления антенны из-за неточности направления на географический Север (использование компаса недопустимо из-за наличия магнитного склонения и влияния магнитных масс). наконец, неточностей выполнения антенного отражателя и установки облуча­ теля. Ширина главного лепестка диаграммы направленности параболоида очень мала. Поэтому без предварительного определения необходимого направления антенны на спутник методом вычисления практически невозмож­ но "поймать" его сигнал, а после ориентирования по результатам вычислений не обходимо осуществить тонкую юстировку н аправления антенны непосред­ ственно по приему сигнала спутникового ретранслятора. 120
Определение направления антенны на спутник путем вычисления азимута и угла места оси параболоида производится в следующем порядке. Сначала вычисляется разность долгот: где {J 1 - долгота точки приема, а {J2 - долгота спутника. Здесь значения долготы подставляются обязательно с учетом знака: при западной долготе - с отрицательным знаком. Затем находится утловое расстояние между точкой приема и положением спутника над экватором: С= arccos(cosЛ{Jcoscx), где сх - северная широта точки приема. Теперь находится азимут направления антенны па спутник А: tgЛ{J А= 180 ± arctg-.-. sш сх Здесь зпак плюс применяется, когда спутник расположен западнее точки приема, а минус - когда он восточнее. Угол места направления антенны находят по формуле: м cosс-о,15105 = arctg------- sin C Азимут отсчитывается от направления на Север по часовой стрелке, угол места - над горизонтальным направлением вверх. Все утлы выражаются в градусах и их десятичных долях. Если известна координата, выраженная в градусах, минутах и секундах, ее переводят в градусы таким способом: 55°42 1 36 11 = 55 + 42/60 + 36/3600 = 55, 71°. Координаты точки приема используют с максимальной точностью. Крупные города достаточно протяженны. К примеру Москва в пределах МКАД простирается от 55°34'30" до 55°55'00" северной широты и брать какое­ то усредненное значение широты не следует. То же относится и к долготе. Лучше всего определять координаты точки приема по топографической карте. Таблица 6 Программа для ориентнровання антенны Адрес Команда Код Адрес Команда Код Адрес Команда Код 01 ИПI 61 11 + 10 21 П9 49 02 ИП2 62 12 С/П 50 22 ИП8 68 03 - 11 13 ИП6 66 23 ИП5 65 04 П6 46 14 cos lГ 24 - 11 05 tg IE 15 ИП3 63 25 ИП9 69 06 ИП3 63 16 cos IГ 26 13 07 sш IC 17 х 12 27 arctg IL 08 13 18 П8 48 28 С/П 50 09 arctg IL 19 arccos l- 10 ИП4 64 20 sш !С 121
Вычислить азимут и уrол места антенны можно с помощью программи­ руемого микрокалькулятора. В таблице 6.1 приведена программа для микро­ калькулятора М3-34 или аналогичных ему. Если спутник восточнее точки приема, при загрузке программы команду 11 нужно заменить на "минус'', а у вычислеrпюго азимута поменять знак. После загрузки программы заносятся операнды: азимут точки приема fJ 1 - в регистр 1, азимут спутника с положительным знаком при восточной долгот или с отрицательным знаком при западной [J2 - в регистр 2, широта точки приема tx - в регистр 3, 180 - в регистр 4, 0,15105 - в регистр 5. После нажатия клавиш В/О и С/П вычисляется азимут А и высвечивается на дисплее . При повторном нажатии клавиши С/П вычисляется угол места М, также отображаемый на дисплее. Приведем несколько примеров для контроля программы . Пример 1. /З1 =37°46' вд=37,766667 ° , /З2=12,3 ° вд, tx=55 °36'40"=55,611111 ° . А=209,99°, М = 22 ,65°. Пример 2. /З1 =37°46' вд=37,766667°, /З2= 14°зд =-14° , tx=55°36'40"=55,611111. А= 236,97 °, М = 11,96°. Пример 3. /З1 =37°36' вд=37,6° , /З2=51 ° вд, tx=42 °12'=42,2°. А= 199,53 °, М=39,4 ° . В приведенных примерах резул ьтаты округлены до второго знака после запятой. Рассмотренный метод ориентирования антенны по направлению на ИСЗ называется азимутально-угломестным, так как оно производится по двум координатам : по азимуту и по углу места. Отличительная особенность этого метода ориентирования состоит в том , что для ориентирования по азимуту антенна вращается вокруг оси, расположенной вертикально относительно поверхности Земли , которая называется азимутальной осью опорно-поворот­ ного устройства антенны. Поэтому на любой широте точки приема за исключением северного и южного полюсов азимутальная ось пересекает плоскость экватора и, соответственно плоскость геостационарной орбиты под острым углом. Это приводит к тому, что каждому спутнику, размещенно­ му на геостационарной орбите , соответствуют для данной точки приема персональные значения азимута и угла места направления антенны. Есте­ ственно, что при переориентировании антенны с одного спутника на другой приходится изменять направление антенны, как по азимуту, так и по углу места . В отличие от азимутально-угломестной ориентации существует метод полярной ориентации, который позволяет производить переориентированис антенны с одного спутника на другой только по одной координате. Для этого вращение антенны по азимуту должно происходить не вокруг вертикальной азимутальной оси , а вокруг дополнительной оси , параллельной оси вращения Земли, соединяющей северный и южный географические полюсы. В связи с тем, что в направлении оси вращения Земли находится Полярная звезда, эта допол нительная ось называется полярной осью . Конструкция такого опорпо ­ поворотноrо устройства антенны показана на рис. 6.3 . Для полярной 122
ориентации по-прежнему тре­ буется наличие механизма вер­ тикальной оси и поворота ан­ тенны вокрут этой оси, а также механизма поворота антенны по углу места. Однако, эти механизмы используются толь­ ко один раз, при установке антенны. В дальнейшем пере­ ориентирование антенны с од­ ного спутника на другой ос­ уществляется только поворо­ том вокрут полярной оси. На рис. 6.4 показано взаим­ ное положение точки М, нахо­ дящейся на плоскости геоста­ ционарной орбиты, точки при­ liорремп_11- рующ1111 !JlOЛ fel{Jлe11mop /(орре11ШUf!JiOЩШI ось АJuмуталь11ая ось Л11ос11ость горизо11та ЛлоС11ость параллелыt011 ПЛОС!iОСШIJ J!i(JOmopJ Рис. 6.3 Основы конструкции антенны ема А, имеющей широту сх , и оси вращения Земли, направленной на Полярную звезду и наклоненной относительно плоскости земной орбиты, называемой эклиптикой. Тогда при вращении антенны вокруг полярной оси максимум диаграммы направленности будет описывать крутлый прямой конус, ось которого перпендикулярна экваториальной плоскости, то есть плоскости орбиты всех геостационарных спутников. Очевидно, что при этом для ориентирования на любой геостационарный спутник, не затененный Землей, достаточно повернуть антенну только вокрут полярной оси. Установка антенны производится следующим образом. Сначала необхо­ димо как можно точнее определить в точке приема направление Север-Юг. Для этого на горизонтальной плоскости, выверенной по уровню, устанавли­ вают по отвесу вертикальный штырь. В солнечную погоду следят за тенъю штыря на плоскости, отмечая на ней длину тени. Наиболее короткая тень получается в истинный полдень, когда тень направлена на Север. В связи с тем, что вблизи полудня длина тени изменяется мало, уд­ обнее отметить две равноу­ даленные от штыря точки конца тени и провести ли­ нию Север-Юг посредине между этими точками. Та­ кой метод удобнее, чем предлагаемый иногда, при котором отмечают направ­ ление тени в момент истин­ ного полу дня, для чего нужно знать этот момент для данной точки приема и учитывать декретное время, а также вошедшие в моду регулярные переходы на "зимнее" и "летнее" время. Рис. 6.4 К установке антенны полярной ориепт:щ ш 123
Затем по отвесу устанавливают азимутальную ось вертикально, поворачи­ вают вокруг нее антенну на Юг и регулировкой угла места устанавливают полярную ось под углом к горизонту, равным географической широте точки приема & . Тогда ось параболоида, вертикальная и полярная оси окажутся в одной плоскости, соответствующей плоскости рисунка 6.4 . Если ось параболоида перпендикулярна полярной оси, она лежит в плоскости географической параллели. Чтобы параболоид "смотрел" в точку М, его нужно довернуть относительно полярной оси на корректирующий угол у. Определим угол коррекции у по рис. 6.4. Обозначим средний радиус Земли - r = 6370 км и радиус геостационарной орбиты ОМ - R = 35875 + 6370 = 42245 км. Тогда: АВ r sinсх r sinсх sin сх tgy--- - ----- - ВМ- R-OB- R -rcoscx- R/r-cosa · Откуда: sin сх sin сх у= arctg = . R/r- cosсх 6,632- cosсх В зависимости от широты точки приема угол коррекции можно определить по графику, приведенному на рис. 6.5 . В условиях полярной ориентации антенны часто допускается ошибка, когда считают, что достаточно на валу полярной оси установить шкалу отсчета разности долгот точки приема и спутника (/31 - {:J2), и по этой шкале антенна будет точно ориентирована на спутник. Ошибка обусловлена предположением о том, что траектория точхи пересечения луча антенны с плоскостью геостационарной орбиты совпадает с самой орбитой. В действительности это не так . Центр окружности геостационарной орбиты расположен в центре Земли , а центр окружности основания конуса лучей антенны на плоскости геостационарной орбиты смещен относительно центра Земли на расстояние rcoscx, что например на широте 45° составляет более 4500 км . Указанные две окружности сливаются только на долготе точки приема, а на других долготах в.о 7,0 124 Рис. 6.5 График зависимости угла коррекции о /О 20 JO ~о 50 БО (IJ,-/lz)0 Рис. 6.6 График поправок
окружность лучей антенны расположена внутри окружности геостационарной орбиты. Чем больше разница долгот, тем больше отклонение. Поэтому если ИСЗ находится восточнее или западнее точки приема, к указанной разности долгот необходимо прибавить поправку д, которую можно вычислить по формуле: или найти по графику рис. 6.6. Поправка, вычисленная по формуле, берегся с тем знаком, который получился при вычислении. При использовании графика поправка берется с минусом, если долгота ИСЗ больше долготы точки приема. В обоих случаях результирующий угол поворота антенны на спутник получается по абсолютной величине больше разности долгот. Приведем несколько примеров для контроля. Пример 1. {J 1 =37,77° вд, {J2=12,3° вд, сх= 55,61°. Р1 -Р2=25,47°, д=2,27°, Р=25,47+2,27=27,74°. Пример 2. Р1 =37,77° вд, Р2 =90° вд, сх=55,61°. Р1 - р2 =-52,23°, д =-4,06°, р =-52,23 - 4,06 =-56,29°. Пример 3. Р1 =37,77° вд, {J 2 = 16° зд=-16°, сх=55,61°. fJ1 -{Jz=37,77+16=53,77°, д=4,14°, {J=57,91°. 125
Приложение 11 АНТЕННЫ ПРОМЪIШЛЕННОГО ПРОИЗВОДСТВА ДЛЯ ПРИЕМА СПУТНИКОВОГО ТЕЛЕВИДЕНИЯ ИЗ КАТАЛОГА ФИРМЫ "БЕЛКА" Антенны промьпuлеииого производства для непосредствен- 1юго приема телевизионных передач, которые транслируются передатчиками геостационарных искусственных спутников Земли, подразделяются на осесим­ метричные и офсетные. В свою очередъ, осесимметричные параболические отражатели в зависимости от габаритов выполняются либо целъными, либо в виде сборной конструкции, что облегчает их упаковку и транспортировку. Некоторые антенны поставляются в комплекте с опорно-поворотным устрой­ ством (при этом указан тип подвески). Полярная подвеска гарантирует возможиостъ переориентироваиия антенны с одного геостационарного спутника на другой путем ее поворота толъко вокруг одной оси, параллелъиой оси вращения Земли. Поворот же вокруг горизонтальной оси является иастроечиым и осуществляется толъко одни раз в зависимости от географической широты точки приема. Это достиrается усложнением конструкции опорно-поворотного устройства. При азимуталъно-угломестной подвеске переориентирование антенны с одного спутника на другой приходится каждый раз въmолнятъ путем поворота антенны вокруг двух осей: вертикальной (по азимуту) и горизоиталъной (по углу места). Это усложняет переориентироваиие антенны, но упрощает ее конструк­ цию. ЦЕЛЬНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕIПIА Тип подвески Диаметр зеркала, мм Фокусное расстояние, мм Параметр F / D Диапазон частот, ГГц Ширина луча, град. полярная 2500 1000 0,4 10,95 . .. 12,75 0,7 47,5 -21 10... 50 ±60 98 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ Уровень боковых лепестков не более , дБ Диапазон установки угла места, град. Диапазон поворота по азимуту, град. Масса, кг Фирма-изготовитель Супрал ЦЕЛЬНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕШIА Тип подвески Диаметр зеркала, мм Фокусное расстояние, мм Параметр F/D Диапазон частот, ГГц Ширина луча, град. полярная 2000 780 0,39 10,95 ...12,75 0,9 46,0 -21 10 .. .50 ±60 80 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ Уровень боковых лепестков не более, дБ Диапазон установки угла места, град. Диапазон поворота по азимуту, град. Масса, кг Фирма-изготовитель Супрал 126 АСЗ-01 АСЗ-03
ЦЕЛЬНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Тип подвески Диаметр зеркала, мм Фокусное расстояние, мм Параметр F/D Диапазон частот, ГГц Ширина луча, град. полярная 1650 660 0,4 10,95 ... 12,75 1,1 44,3 -21 10 ... 50 ±70 42 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ Уровень боковых лепестков не более , дБ Диапазон установки угла места, град. Диапазон поворота по азимуту, град. Масса, кг Фирма-изготовитель Супрал ЦЕЛЬНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм 900 Фокусное расстояние, мм 338 Параметр F/D 0,375 Диапазон частот, ГГц 10,95 .. .12,75 Ширина луча, град. 1,5 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ 38,О Масса, кг 8 Фирма-изготовитель Супрал ЦЕЛЬНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм 1200 Фокусное расстояние, мм 480 Параметр F/D 0,4 Диапазон частот, ГГц 10,9 ... 11,7 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ 40,5 Масса, кг 10 Фирма-изготовитель Супрал СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм 2050 Фокусное расстояние, мм 788 Параметр F/D 0,38 Диапазон частот, ГГц 1... 12,75 Коэффициент усиления (4,2 ГГц), дБ 37,О Коэффициент усиления (! 1,3 ГГц), дБ 45,6 Количество секторов параболоида 4 Масса, кг 36 Фирма изготовитель KAUL-TRONICS INC СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм 3000 Фокусное расстояние, мм 1168 Параметр F/D 0,39 Диапазон частот, ГГц 1... 12,75 Коэффициент усиления (4,2 ГГц), дБ 40,3 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ 48,2 Количество секторов параболоида 4 Масса, кг 73 Фирма изготовитель КAUL-TRONICS INC АСЗ-07 АСЗ-10 • АСЗ-11 XI-6.5 XI-10 127
СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА XTl-10 Диаметр зеркала, мм 3000 Фокусное расстояние, мм 1168 Параметр F/D 0,39 Диапазон частот, ГГц 1" .12 ,75 Коэффициент усиления (4 ,2 ГГц), дБ 41,0 Коэффициент усиления (12,2 ГГц) , дБ 49 ,0 Количество секторов параболоида 4 Масса, кг 86 Фирма изготовитель KAUL-TRONICS INC СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ AIПEIOIA XI-7 .S Диаметр зеркала, мм 2300 Фокусное расстояние, мм 917 Параметр F/ D 0,40 Диапазон частот, ГГц 1" .12,75 Коэффициент усиления (4,2 ГГц), дБ 38,2 Коэффициент усиления (12,2 ГГц), дБ 46,3 Количество секторов параболоида 4 Масса, кг 45 Фирма изготовитель КAUL-TRONICS INC СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА UXl-7.S Диаметр зеркала, мм 2300 Фокусное расстояние, мм 917 Параметр F/ D 0,40 Диапазон частот, ГГц 1...12,75 Коэффициент усиления (4,2 ГГц), дБ 38,3 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ 46,5 Количество секторов параболоида 8 Масса, кг 47,5 Фирма изготовитель KAUL-TRONICS INC СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА SJ-10 Диаметр зеркала, мм 3000 Фокусное расстояние, мм 1168 Параметр F/D 0,39 Диапазон частот, ГГц 1" . 12,75 Коэффициент усиления (4,2 ГГц), дБ 40,2 Коэффициент усиления (11 ,3 ГГц), дБ 47,8 Количество секторов параболоида 4 Масса, кг 72 Фирма изготовитель КAUL-TRONICS INC СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕЮIА Диаметр зеркала, мм 3650 Фокусное расстояние, мм 1499 Параметр F/ D 0,41 Диапазон частот, ГГц 1".12,75 Коэффициент усиления (4,2 ГГц), дБ 42,3 Коэффициент усиления (11 ,3 ГГц), дБ 49 ,8 Количество секторов параболоида 8 Масса, кг 97 Фирма изготовитель KAUL-TRONICS INC 128
СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА STI-161 диаметр зеркала, мм фокусное расстояние, мм Параметр F /D 5000 ---.---; -- диапазон частот, ГГц 1499 0,30 1... 12,75 44,2 44,5 52,0 Коэффициент усиления (3,95 ГГц), дБ Коэффициент усиления (4,2 ГГц), дБ Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ Количество секторов параболоида 16 263 KAUL-TRONICS INC Масса, кг Фирма изготовитель СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм 1800 Фокусное расстояние, мм 682 Параметр F/D 0,38 Диапазон частот, ГГц 3,7 ... 12,75 Коэффициент усиления (3,7-4,2 ГГц), дБ 35,9 Коэффициент усиления (11-13 ГГц), дБ 45,5 Количество секторов параболоида 6 Масса нетто, кг 29 Масса брутто, кг 32,5 Фирма изготовитель JONSA СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм 2100 Фокусное расстояние, мм 798 Параметр F/D 0,38 Диапазон частот, ГГц 3,7 .. 12,75 Коэффициент усиления (3,7-4,2 ГГц), дБ 37,2 Коэффициент усиления (11-13 ГГц), дБ 47,3 Количество секторов параболоида 6 Масса нетто, кг 45 Масса брутто, кг 47,5 Фирма изготовитель JONSA СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм 2400 Фокусное расстояние, мм 915 Параметр F/D 0,38 Диапазон частот, ГГц 3,7 ... 12,75 Коэффициент усиления (3,7-4,2 ГГц), дБ 38,4 Коэффициент усиления (11-13 ГГц), дБ 48,О Количество секторов параболоида 6 Масса нетто, кг 56 Масса брутто, кг 58,0 Фирма изготовитель JONSA P180-6R-1 P210-6R P240-6R-1 129
СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала , мм 3200 Фокусное расстояние, мм 1120 Параметр F/D 0,35 Диапазон частот, ГГц 3,7 12,75 Коэффициент усиления (3,7-4,2 ГГц) , дБ 40,9 Коэффициент усиления (ll-13 ГГц) , дБ 50 ,7 Количество секторов параболоида 9 Масса нетто, кг 168 Масса брутто, кг 173 Фирма изготовитель JONSA СБОРНАЯ ОСЕСИММЕТРИЧНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм 4200 Фокусное расстояние, мм 1470 Параметр F /D 0,35 Диапазон частот, ГГц 3,7 12,75 Коэффициент усиления (3,7-4,2 ГГц), дБ 43,8 Коэффициент усиления (11-13 ГГц), дБ 53,0 Количество секторов параболоида 1О Масса нетто, кг 393 Масса брутто , кг 400 Фирма изготовитель JONSA ОФСЕТНЫЕ АНТЕННЪI Тип подвески Размеры зеркала , мм Фокусное расстояние , мм Диапазон частот , ГГц Ширина луча, град азимутально-уrломестная 900 х 1000 450 10,95 12,75 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ Уровень боковых лепестков не более , дБ Диапазон установки угла места, град Диапазон поворота по азимугу, град Масса , кr Фирма-изготовитель ОФСЕТНАЯ АНТЕННА 2,0 39,0 -25 15 45 о 360 8 Супрал Тип подвески Размеры зеркала, мм Фокусное расстояние , мм Диапазон частот, ГГц Ширина луча, град азимутально-уrломестная 700 х 800 350 10,95 12,75 Коэффициент усиления (11,3 ГГц) , дБ Уровень боковых лепестков не более, дБ Диапазон установки уrла места, град Диапазон поворота по азимуту, град Масса, кг Фирма-изготовитель 130 2,5 36 ,9 -25 15 45 о 360 6 Супрал P420-10G АС4--04, АС4--11 АС4-07
ОФСЕТНЫЕ АНТЕННЫ Тип подвески Размеры зеркала, мм Фокусное расстояние, мм Диапазон частот, ГГц Ширина луча, град азимутально-угломестная 1200 х 1340 600 10,95 12,75 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ Уровень боковых лепестков не более , дБ Диапазон установки угла места, град диапазон поворота по азимуту, град Масса, кг Фирма-изготовитель ОФСЕТНАЯ АНТЕННА 1,5 41,2 -25 15 45 о 360 12 Супрал Тип подвески Размеры зеркала, мм Фокусное расстояние, мм Диапазон частот, ГГц Ширина луча, град азимутально-угломестная 600 х 650 300 10,95 12,75 Коэффициент усиления (11,3 ГГц), дБ Уровень боковых лепестков не более, дБ Диапазон установки угла места, град Диапазон поворота по азимуту, град Масса, кг Фирма-изготовитель ОФСЕТНАЯ АНТЕННА Диаметр зеркала, мм Фокусное расстояние, мм Диапазон частот, ГГц Коэффициент усиления (11, 7 ГГц), дБ Диапазон установки угла места, град Диапазон поворота по азимуту, град Масса, кг Фирма-изготовитель 2,9 35,5 -25 15 45 о 360 5 Супрал 1600 350 10,9 12,5 44,5 972 о 160 60 Супрал АС4-10, АС4-12 АС4-13 АС4-16 131
СВОДНАЯ ТАБЛИЦА ПАРАМЕТРОВ СПУТНИКОВЫХ АНТЕНН Тип Тип Размеры, Диапазон Коэффициент Масса, антенны Подвески мм частот, ГГц усиления, дБ кг АС3-01 Полярная 0=2500 10,95 12,75 47,5 98 АС3-03 Полярная 0=2000 10,95 12,75 46 80 АС3-07 Полярная 0= 1650 10,95 12 ,75 44,3 42 АС3-10 0=900 10,95 12,75 38 8 AC3-ll 0= 1200 10,9 11, 7 40,5 10 Xl-6,5 0=2050 1 12,75 37 45,6 36 XI-10 0=3000 1 12,75 40,3 48,2 73 XTI-10 0=3000 1 12,75 41,0 49,0 86 Xl-7,5 0=2300 1 12,75 38,2 46,3 45 UXI-7,5 0=2300 1 12,75 38 ,3 46,5 47,5 Sl-10 0=3000 1 12,75 40 ,2 47,8 72 STI-12 0=3650 1 12,75 42,3 49 ,8 97 STI-161 0= 5000 1 12,75 44,2 44,5 263 Pl80-6R-l 0= 1800 3,7 12,75 35,9 45,5 32,5 P210-6R 0=2100 3,7 12,75 37,2 47,3 45 P240-6Rl 0=2400 3,7 12,75 38,4 48,0 56 P320-9G -l 0=3200 3,7 12,75 40,9 50,7 168 P420-10G 0=4200 3,7 12,75 43,8 53,0 393 АС4-04, Азим-уrлом 900 х 1000 10,95 12,75 39 8 АС4-11 АС4-07 Азям -углом 700 х 800 10,95 12,75 36,9 6 АС4-10, Азям -углом 1200 х 1340 10,95 12,75 41,2 12 АС4-12 АС4-13 Азим -углом 600 х 650 10,95 12,75 35,5 5 АС4-16 Азям -углом усл 01600 10,9 12,5 44,5 60 132
7. ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ПРИЕМНИКА И АНТЕННЫЕ УСИЛИТЕЛИ 7.1 . ПОНЯТИЕ О ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО ПРИЕМНИКА Чувствительность телевизионного приемника - одна из главных его характеристик, которая определяет возможность дальнего приема передач. Чем меньше чувствительность, тем "дальнобойнее" приемник. Поэтому применительно к чувствительности обычно пользуются выражениями лучше-хуже вместо больше-меньше, понимая под лучшей чувствительно­ стью такую, которая выражается ее меньшим значением. Существует несколько определений чувствительности, и во избежание путаницы всегда необходимо знать, о какой чувствительности идет речь. Приняты следую­ щие определения: чувствительность, ограниченная усилением; чувствитель­ ность, ограниченная синхронизацией, чувствительность, ограниченная шумами. Чувствительность, ограниченная усилением, представляет собой мини­ мальное напряжение сигнала на антенном входе телевизионного приемника, при котором обеспечивается нормальный уровень сигнала на модулирую­ щем электроде кинескопа. Номинальным уровнем принят размах напряже­ ния, соответствующий уровням белого и черного на экране кинескопа. Чувствительность, ограниченная синхронизацией, - это минимальное напряжение сигнала на антенном входе телевизора, при котором еще достигается устойчивая синхронизация генераторов развертки телевизора. Чувствительность, ограниченная шумами, - это минимальное напряже­ ние сигнала на антенном входе телевизора, при котором обеспечивается номинальный уровень сигнала на модулирующем электроде кинескопа при его превышении над уровнем собственных шумов на 20 дБ, т. е. в 1О раз по напряжению. Во всех случаях имеется в виду чувствительность телевизион­ ного приемника по каналу изображения. Видно, что чувствительность, ограниченная усилением, характеризует лишь коэффициент усиления приемно-усилительного тракта телевизора без учета качества изображения и устойчивости синхронизации. Эту чувствите­ льность можно получить, разделив напряжение номинального уровня сигнала на модуляторе кинескопа на коэффициент усиления тракта. Поэтому чем больше коэффициент усиления, тем меньше (т. е. лучше) чувствительность, ограниченная усилением. В связи с тем, что коэффициент усиления тракта можно увеличивать неограниченно наращиванием числа усилительных каскадов, можно добиться чувствительности, ограниченной усилением, сколь угодно малой Это приводит к наиболее распространенно­ му заблуждению, когда в условиях дальнего приема пытаются его улучшить за счет использования различных усилительных приставок к телевизору. Но дело в том, что чувствительность, ограниченная усилением, отнюдь не характеризует возможность приема телевизионным приемником слабых 133
сигналов, так как не учитывает влияния его собственных шумов. Ведь элементы схемы любого каскада, особенно электронные лампы и транзи­ сторы, создают определенный уровень собственных шумов. Шум каждого каскада усиливается последующими каскадами наравне с сигналом, поэтому наиболее сильно усиливается шум первого каскада приемника . Вот почему наиболее важен уровень шумов именно первого каскада телевизионного приемника, а шумами последующих каскадов можно пренебречь. По этой причине именно первый каскад стремятся собирать с использованием малошумящих эл ектронных ламп и транзисторов . Если напряжение собственных шумов на выходе приемника разделить на его коэффициент усиления, получится. уровень напряжения шумов, приведенных ко входу этого приемника . В связи с тем, что в основном шумит первый каскад , очевидно, что напряжение шумов, приведенное ко входу приемника, не зависит от числа каскадов и коэффициента усиления приемного тракта . Конечно, чем больше коэффициент усиления тракта, тем меньший уровень сигнала нужно подать на вход приемника, чтобы получить на его выходе нужное напряжение . Однако должно быть ясно, что при подаче на вход приемника сигнала, уровень которого меньше напряжения шумов, приве­ денных ко входу, такой слабый сигнал окажется забит шумами . Шумы будут усилены вместе с сигналом, и на экране телевизора вместо передаваемого изображения появятся шумы в виде хаотически мерцающих белых и черных точек. В таком случае говорят, что на экране видев "снег". Чтобы получить изображение на экране телевизора, напряжение сигнала на входе телевизора должно превышать напряжение шумов, приведенных ко входу. Чем больше напряжение сигнала на входе телевизора по сравнению с напряжением шумов, приведенных ко входу, тем лучше будет качество изображения. Для оценки соотношения между напряжением сигнала и напряжением шумов принято брать их отношение . Чувствительность, ограниченная шумами, как раз и учитывает наличие определенного уровня собственных шумов телевизионного приемника и характеризует его способность принимать слабые сигналы, т. е. работать в условиях дальнего приема . Чувствительност ь, ограниченная шумами, измеряется при отношении сигнал-шум на модуляторе кинескопа, равном 10, что соответствует 20 дБ. Напомним, что отношение двух напряжений, выраженное в децибелах, получается путем взятия десятичного логарифма этого отношения и умножением его на число 20. В связи с тем, что в телевидении кроме несущей частоты сигнала изображения передается только одна боковая полоса частот, а вторая полоса подавляется, коэффициент передачи амплитудного детектора и, стало быть, коэффициент усиления сквозного тракта для сигнала в 2 раза меньше, чем для шумов. По этой причине для получения на выходе телевизионного приемника отношения сигнал-шум, равного 10, это отношение на входе приемника должно быть вдвое больше, т. е. 20, что соответствует 26 дБ. Указанное отношение сигнал-шум при определении чувствительности условное, так как оно соответствует очень плохому качеству изображения, при котором обеспечивается различимость лишь крупных деталей. Для получения же на экране телевизора изображения хорошего качества отношение сигнал-шум на входе должно быть не менее 40 дБ, т. е. на 14 дБ (в 5 раз) больше, чем при определении чувствительности, ограни- 134
ченной шумами. Это связано с тем, что максимальный уровень сигнала при негативной модуляции соответствует уровню черного, а уровень белого значительно меньше, и для получения хорошего качества изображения именно уровень белого должен быть больше уровня шумов. Поэтому, если, например, известно, что чувствительность, ограниченная шумами, для какого-то телевизора составляет 70 мкВ, подача на антенный вход этого телевизора сигнала с таким уровнем обеспечит лишь получение различимого изображения, а для получения изображения хорошего качества напряжение входного сигнала должно быть в 5 раз больше, т. е. 350 мкВ. Сравнивая чувствительности, ограниченные шумами, для разных типов телевизора оказывается возможным выбрать такой из них, который обладает наилучшей чувствительностью и наиболее подходит для условий дальнего приема передач. Сравнение чувствительностей, ограниченных усилением, такой возможности не дает. Все разработанные после 1979 г. отечественные черно-белые и цветные телевизионные приемники в соответ­ ствии с ГОСТом должны обладать чувствительностью канала изображения, ограниченной шумами, не хуже 100 мкВ в диапазонах метровых каналов и не хуже 140 мкВ в диапазонах дециметровых каналов. Однако указанные значения предельные: фактическая чувствительность разных типов телеви­ зоров может быть лучше. Телевизионный сигнал, принятый антенной, как и всякий радиосигнал, подвержен замираниям (колебаниям уровня) из-за непостоянства условий распространения сигнала в атмосфере. Для компенсации таких замираний коэффициент усиления приемного тракта телевизора должен автоматически изменяться в соответствии с уровнем принятого сигнала. С этой целью телевизионный приемник должен быть оснащен автоматической регулиров­ кой усиления (АРУ). Для нормальной работы телевизора, оснащенного системой АРУ, телевизионный приемник должен иметь запас усиления. Поэтому коэффициент усиления приемно-усилительного тракта должен быть больше того, который необходим для получения необходимой чувствительности, ограниченной шумами. Таким образом, обычно чувстви­ тельность, ограниченная усилением, оказывается меньше (лучше) чувстви­ тельности, ограниченной шумами. Чувствительность, ограниченная синхронизацией, которая характери­ зуется минимальным напряжением сигнала на входе телевизора, обес­ печивающим синхронизацию генераторов развертки, не учитывает необхо­ димости наличия различимого изображения на экране телевизора или его качества. Как правило, чувствительность, ограниченная синхронизацией, представляет собой промежуточную величину: она хуже чувствительности, ограниченной усилением, и лучше чувствительности, ограниченной шумами. Следует иметь в виду, что если не оговорено, о какой чувствительности идет речь, подразумевается чувствительность, ограниченная усилением. У нас в стране во избежание конкуренции сложилась практика, при которой в паспортах телевизионных приемников, выпускаемых разными заводами, стали указывать чувствительность без пояснения условий ее определения. Понятно, что при этом указывалась чувствительность, ограниченная усилением, хотя потребитель заинтересован в информации о чувствительности, ограниченной шумами. В последние годы под давлением 135
общественности паспортные данные телевизоров стали содержа1 ь значения чувствительности, ограниченной синхронизацией. Путаница в понятиях чувствительности часто приводит к парадоксам. У некоторых владельцев телевизоров вызывает недоумение то, что телевизор , характеризуемый в паспорте лучшей чувствительностью по сравнению с другим, фактически слабые сигналы принимает хуже . Это объясняется именно тем, что сравнивались значения чувствительности, ограниченной усилением, а не чувствительности, ограниченной шумами. В условиях дальнего приема, когда изображение на экране телевизора получается бледным и малоконтрастным. встает вопрос о возможности улучшения чувствительности телевизионного приемника. При наличии современного телевизора улучшать чувствительность, ограниченную усиле­ нием, не имеет смысла. так как она и так достаточно мала. Если же речь идет о телевизорах устаревших марок, выпущенных до появления унифициро­ ванных моделей, такое улучшение можно считать целесообразным Для этого достаточно увеличить коэффициент усиления приемно-уси лител ьного 1 ракта телевизора. Возникает вопрос, в каких случаях следует добиваться улучшения чувствительности, ограниченной усилением, в условиях дальнего приема, а в каких это не имеет смысла. Рассмотрим следующие примеры . Допустим, что имеется телевизионный приемник с чувствитель ностью, ограниченной усилением, равной 200 мкВ. Уровень входных шумов для всех телевизоров можно считать равным 5 мкВ. При подаче на вход этого телевизора сигнала напряжением 200 мкВ, равного чувствительности, на модуляторе кинескопа будет получено необходимое напряжение. Вместе с тем отношение сю нал-шум на входе состави1 200:5 = 40. Это практически соответствует отсутствию шумов на экране . Различимое изображение, пусть даже плохого качества. что допустимо в условиях дальнего приема , можно было бы получить при меньшем уровне входного сигнала , равном 100 мкВ. при котором отношение сигнал-шум оказалось бы равным 20. Однако при уменьшении входного сигнала вдвое та кже вдвое уменьшится сигнал на модуляторе кинескопа, и картинка получится бледной. Если же увеличить коэффициент усиления тракта также в 2 раза, задача будет решена: при подаче на антенный вход сигнала напряжением 100 мкВ уровень выходного сигнала окажется номинальным, достаточным для получения нормальной контрастности, а отношение сигнал-шум на входе будет равно 20, так как уровень входных шумов не зависит от коэффициента усиления тракта . :В качестве другого примера возьмем телевизионный приемник более позднего выпуска, например, черно-белый унифицированный телевизор УЛПТ-61-П, чувствительность которого, ограниченная усилением, 50 мкВ. При уровне сигнала 50 мкВ и уровне входных шумов 5 мкВ отношение сигнал-шум на входе равно 10, т. е . меньше допустимого. Для получения различимого изображения придется увеличить уровень входного сигнала до 100 мкВ , но при этом напряжение сигнала на модуляторе кинескопа окажется. вдвое больше номинального и контрастность изображения окажется чрезмерной. Поэтому с помощью регулятора контрастности телевизора придется также вдвое уменьшить коэффициент усиления приемно-усилительного тракта. В результате будет получено номинальное напряжение сигнала на модуляторе кинескопа и отношение сигнал-шум на 136
входе, равное 20. Отсюда ясно, что в этом примере увеличивать каким-либо способом коэффициент усиления нет смысла, так как одновременно пришлось бы регулятором контрастности во столько же раз его умень­ шить. Таким образом, можно сделать следующий вывод: если чувствитель­ ность телевизора, ограниченная усилением, хуже 100 мкВ, можно ее улучшить за счет увеличения коэффициента усиления тракта. Дополнитель­ ное усиление определяется делением паспортной чувствительности, огра­ ниченной усилением, на 100 мкВ. Естественно, что этот вывод справедлив только в тех случаях, когда уровень собственных шумов телевизионного приемника. приведенных ко входу, составляет 5 мкВ. При этом реально достижимая чувствительность, ограниченная шумами, равна чувствительно­ сти, ограниченной усилением, и составляет 100 мкВ. Возможность улучшения дальнего приема за счет улучшения чувствите­ льности, ограниченной усилением, путем увеличения коэффициента усиления тракта легко установить также экспериментально по изображению на экране телевизора: если изображение просматривается на фоне шумов (на экране виден "снег"), значит, коэффициент усиления достаточно велик и его увеличение не даст улучшения приема, если же изображение бледно и малоконграстно даже в крайнем положении регулятора контрастности, а шумы на экране не просматриваются, можно улучшить прием за счет улучшения чувствительности, ограниченной усилением, т. е. за счет увеличения коэффициента усиления тракта. Увеличение коэффициента усиления приемного тракта может быть достигнуто разными способами. Простейший из них - использование антенного усилителя между выходом фидера и антенным гнездом телеви­ зора. Такие усилители выпускают у нас в стране, и они имеются в продаже. Следует, однако, помнить, что уровень собственных шумов таких антенных усилителей примерно такой же, как у телевизионных приемников. Поэтому выигрыша в чувствительности, ограниченной шумами, использование этих антенных усилителей не даст. Можно было бы улучшить чувствительность только в том случае, если бы антенный усилитель обладал уровнем собственных шумов, меньшим уровня собственных шумов телевизора за счет использования в его схеме малошумящего транзистора. Но при этом трудно получить выигрыш больше, чем на 1-2 дБ, т. е. в 1,12 ... 1,26 раз по напряжению. Таким образом, этим путем можно улучшить чувствительно­ сть, ограниченную шумами, до 90 ... 80 мкВ. В ламповых телевизорах можно увеличить коэффициент усиления усилителя промежуточной частоты канала изображения за счет установки ламп с повышенным значением крутизны характеристики анодного тока. Так, вместо ламп 6Ж1П можно установить лампы 6Ж38П. Такая замена очень удобна, так как эти лампы имеют одинаковую цоколевку и не требуют каких-либо переделок в схеме. Замена ламп 6Жl П в трехкаскадном усилителе промежуточной частоты лампами 6Ж38П увеличивает коэффи­ циент усиления примерно в 2 раза. Возможна также установка более эффективных ламп, скажем, ламп 6Ж9П, но это требует замены ламповой панельки, и придется заново подобрать режим питания лампы. Коэффициент усиления приемного тракта ламповых телевизоров, ос­ нащенных блоком ПТК, можно увеличить за счет установки приставки дополнительного усиления по промежуточной частоте между выходом 137
блока ПТК и входом первого каскада усилителя промежуточной частоты. Для этого используется имеющийся разъем и не требуется выполнять монтажные работы. Такие приставки типа "Каскад" выпускались и подробно описаны в журнале "Радио", 1966 г., No 7, с. 28-29. Если телевизионный приемник имеет достаточный запас усиления (чувствительность, ограниченная усилением, не превышает 50 мкВ), для улучшения изображения в условиях дальнего приема полезный эффект может дать только снижение уровня шумов, приведенных ко входу. Уменьшить уровень шумов черно-белого телевизора можно только за счет некоторого ухудшения качества изображения, что в условиях дальнего приема вполне допустимо. Для этого необходимо сузить полосу пропу­ скания приемного тракта. Сужение полосы пропускания в 2 раза приводит к ухудшению четкости по горизонтали примерно до 250 элементов, что соответствует удовлетворительному качеству картинки, и к уменьшению уровня шумов на 3 дБ. Соответственно на 3 дБ или в 1,41 раз по напряжению улучшается чувствительность, ограниченная шумами. Сужение полосы пропускания достигается путем увеличения сопротивлений нагрузки видео­ детектора и видеоусилителя в 1,5".2 раза. Можно ли улучшить чувствите­ льность до 1."3 мкВ? Применив новейшие лампы или транзисторы, можно снизить уровень шумов до 3 мкВ и, сузив полосу пропускания в 4 раза, еще вдвое, до 1,5 мкВ. Тогда чувствительность, ограниченная шумами, составит 30 мкВ, но четкость ухудшится до 137 элементов, что соответствует уже плохо различимому изображению. Это - предел! 7.2. ПРИМЕНЕНИЕ АНТЕННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ Выше уже отмечалось, что установка антенного усилителя около телевизора между фидером и антенным входом телевизионного приемника обеспечивает увеличение коэффициента усиления приемного тракта, т. е. улучшает чувствительность, ограниченную усилением. Было показано, что при использовании современных телевизоров такой метод не приводит к улучшению изображения в условиях дальнег о приема, так как требуется улучшение чувствительности, ограниченной не усилением, а шумами. Антенный же усилитель, обладая примерно таким же уровнем собственных шумов, как и телевизионный приемник, не улучшает чувствительности, ограниченной шумами. Тем не менее использование антенного усилителя в некоторых случаях позволяет улучшить прием, но для этого он должен быть установлен не около телевизора, а около антенны, на мачте между антенной и фидером или вразрыв фидера, в непосредственной близости от антенны. В чем тут разница? Дело в том, что сигнал, проходя к фидеру, претерпевает затухание , уменьшается его уровень. Затухание зависит от марки кабеля, из которого выполнен фидер . Кроме того, затухание тем больше, чем больше длина фидера и чем больше частота сигнала, т. е. номер канала, по которому принимается передача. Когда антенный усилитель установлен около телевизора, на его вход поступает сигнал, уже ослабленный прохождениеч по фидеру, и отношение уровня сигнала к уровню шумов на входе антенного усилителя ок азывается меньше , чем если бы антенный усилитель был уст ановлен около антенн ы , когда сигнал н е ослаблен фидером. При этом , 138
конечно, проходя по фидеру, сигнал также ослабляется, но во столько же раз ослабляются и шумы. В результате отношение сигнала к уровню шумов не ухудшается. Телевизионные кабели разных марок характеризуются зависимосты-J удельного затухания от частоты. Удельным затуханием коаксиального кабеля принято называть такое, которое претерпевает сигнал определенной частоты, проходя по кабелю длиной 1 м. Удельное затухание измеряется в дБ/м и приводится в справочниках в виде графических зависимостей удельного затухания от частоты или в виде таблиц. На рис. 2.1 приводятся такие кривые для некоторых марок коаксиального 75-омного кабеля. Пользуясь ими, можно подсчитать затухание сигнала в кабеле при определенной его длине на любом частотном канале метрового или дециметрового диапазона. Для этого нужно умножить полученное из рисунка значение удельного затухания на длину фидера, выраженную в метрах. В результате получится затухание сигнала в децибелах. Наиболее распространенный тип кабеля для фидера - РК 75-4 -11, удельное затухание его 0,05 ... 0,08 дБ/м в диапазоне 1-5-го каналов, 0,12 ... 0,15 дБ/мв диапазоне 6-12-го каналов и 0,25 ... 0,37 дБ/мв диапазоне 21-69-го каналов. Отсюда, при длине фидера 20 м затухание сигнала в фидере на 12-м канале сосrавит всего 3 дБ, что соответствует уменьшению напряжения сигнала в 1,41 раза, а при длине фидера 50 м затухание на 12-м канале составит 7,5 дБ (уменьшение в 2,38 раз). В дециметровом же диапазоне при длине фидера 20 м затухание окажется равным 5,0 ... 7,4 дБ в зависимости от номера канала, что соответствует уменьшению напряжения сигнала в 1, 78 ... 2,34 раза, а при длине фидера 50 м - 12,5 ... 18,5 дБ (уменьшение сигнала в 4,22 ... 8,41 раза). Таким образом, при длине фидера 50 м даже на 12-м канале сигнал, проходя по фидеру, уменьшается более чем вдвое, и отношение сигнал-шум на входе телевизора окажется уменьшенным также более чем вдвое. Если установить антенный усилитель до поступления сигнала в фидер, при этом же уровне входных шумов антенного усилителя, что и у телевизора, получится выигрыш в отношении сигнал-шум более чем вдвое. Еще более существенный выигрыш получится при большей длине фидера или при приеме сигнала в дециметровом диапазоне. Необходимый и вполне достаточный коэффициент усиления антенного усилителя должен быть равен затуханию сигнала в фидере. Использовать антенные усилители с коэффициентом усиления больше требуемого нет смысла. Выпускается несколько типов антенных усилителей. Наибольшее рас­ пространение получили антенные усилители метрового диапазона типа УТДИ-1-ПI (усилитель телевизионный диапазонный индивидуальный на частоты I-III диапазонов). Они рассчитаны на все 12 каналов метрового диапазона и содержат встроенный блок питания от сети переменного тока напряжением 220 В. Конструкция усилителя позволяет устанавливать его на мачте около антенны с питанием по фидеру без прокладки дополнительных проводов. Коэффициент усиления усилителя УТДИ-1-ПI не менее 12 дБ (4 раза по напряжению), а уровень его собственных шумов немного меньше уровня собственных шумов черно-белых и цветных телевизионных при­ емников. Если усилители УТДИ-I-111 диа i. JHHЫf' и рассчитаны на усиление 139
телевизионного сигнала по любому из 12 каналов метрового диапазона, то антенные усилители типа УТКТИ (усилитель телевизионный канальный транзисторный индивидуальный) одноканальные и рассчитаны на усиление сигнала только одного, вполне определенного частотного канала метрового диапазона . Номер канала указывается после обозначения типа усилителя . Так, УТКТИ-1 означает, что усилитель рассчитан на усиление сигнала по первому частотному каналу, а УТКТИ-8 на усиление сигнала по восьмому каналу. Усилители типа УТКТИ l акже имеют встроенный блок питания от сети переменного тока напряжением 220 В. Коэффициент усиления УТКТИ- 1 - УТКТИ-5 не менее 15 дБ, а УТКТИ-6 - УТКТИ-12 не менее 12 дБ. Уровень собственных шумов усилителей этого типа несколько меньше, чем типа УТДИ-1-lП. Мощность, потребляемая от сети переменного тока УТДИ-1-Пl, не превышает 7 Вт, а УТКТИ - 4 Вт. В связи с тем, что в настоящее время все более широкое распространение получает телевизионное вещание в дециметровом диапазоне, а затухание сигнала в фидере на этом диапазоне повышено, актуальным становится использование антенных усилителей, рассчитанных на этот диапазон . Например, усилителя типа УТАИ-21-41 (усилитель телевизионный антен­ ный индивидуальный, рассчитанный на 21-41 каналы) с коэффициентом усиления не менее 14 дБ в диапазоне частот 470... 638 МГц. Ранее, несмотря на выпуск промышленных антенных усилителей, в журналах "Радио" и в сборниках "В помощь радиолюбителю" приводилось большое количество описаний и схем антенных усилителей для само­ стоятельного изготовления. В последние годы такие публикации стали редкими. Так, в сборнике "В помощь радиолюбителю" выпуск 101 , с. 24-31 приводится очень подробное описание узкополосного антенного усилителя с перестраиваемой амплитудно-частотной характеристикой О. Пристайко и Ю. Позднякова. Настройка усилителя на один из каналов метрового диапазона осуществляется подстроечным конденсатором, полоса пропуска­ ния усилителя составляет 8 МГц, а коэффициент усиления 22 ". 24 дБ . Питание усилителя производится постоянным напряжением 12 В . Такой усилитель имеет смысл использовать только в том случае, когда осу­ ществляется прием передач по одному определенному каналу, так как перестраивать усилитель, установленный на мачте нет возможности . Значительно чаще возникает потребность в широкополосном антенном усилителе, способном усилить сигналы всех телевизионных программ, принимаемых антенной. На рис. 7 .1 показана принципиальная схема 140 ~4 750 ---------~,...... t- -. .. --- .. --J С! 'f 100J cz 120 ~-... Vllf VJJ2 VJJf, VJJ2 lfД5!2A Lf Рис. 7.1 . Схема антенного усилиТРЛЯ МВ r
антенного усилителя, рассчитанного на усиление всех 12 метровых каналов, разработанного И. Нечаевым. При напряжении 12 В коэффициент усиления составляет 25 дБ при токе потребления 18 мА. Усилитель собран на малошумящих транзисторах с коэффициентом шума около 3 дБ. Встречно­ параллельно включенные диоды на входе предохраняют транзисторы усилителя от повреждения грозовыми разрядами. Оба каскада собраны по схеме с общим эмиттером. Конденсатор Сб обеспечивает коррекцию частотной характеристики усилителя в области высших частот. Для стабилизации режима транзисторов усилитель охвачен отрицательной обратной связью с эмиттера второго транзистора на базу первого. Во избежание самовозбуждения усилителя из-за паразитной обратной связи между каскадами через источник питания используется развязывающий фильтр R4, Cl. Входными клеммами усилитель подключается к фидеру в непосредственной близости от антенны, где сигнал еще не ослаблен прохождением по фидеру. Выход усилителя подключается к фидеру, идущему к телевизору. По центральной жиле этой части фидера к усилителю подается питающее напряжение через дроссель L 1. Через такой же дроссель к центральному проводнику антенного гнезда телевизора подводится напряжение + 12 В. Сигнал с антенного гнезда в телевизоре на вход селектора каналов при этом должен подаваться через разделительный конденсатор емкостью 3000 пФ. Дроссели наматывают на ферритовых цилиндрических сердечниках диаметром 3 мм и длиной 1О мм проводом ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,2 мм виток к витку. Каждый дроссель содержит по 20 витков. Перед намоткой сердечник нужно обернуть двумя слоями лавсановой пленки. а после намотки витки закрепляются полистироловым лаком или эмалитом. Более подробное описание усилителя, чертеж печатной платы и размещение на ней деталей приводятся в журнале "Радио", 1992 г" No 6, с. 38-39. Другой антенный усилитель, рассчитанный на дециметровый диапазон 470".790 МГц (21".60 каналы), предложил А. Комок. Его принципиальная схема показана на рис. 7.2 . Коэффициент усиления этого усилителя в полосе Vтt, VT2 llTJ!OfA·2 (11TJfl5A-2, lfTJ!J2A-2) J,5MA CJ 100 Vтt с~ бВоо fJмA Др! 25мхГ11 т RJ•75к ,, С5100 г Рис. 7.2. Схема антенного усилителя ДМВ пропускания составляет 30 дБ при питании напряжением 12 В, а ток потребления не превышает 12 мА. Оба каскада собраны по схеме с общим эмиттером на сверхвысокочастотных транзисторах с низким уровнем собственных шумов. Нижняя граница полосы пропускания усилителя 141
ограничена входным фильтром верхних частот, а верхняя - паразитными емкостями транзисторов и монтажа. Благодаря резисторам Rl и R3 обеспечивается температурная компенсация режима транзисторов. Катуш­ ка фильтра верхних частот Ll наматывается проводом ПЭВ-2 диаметром 0,8 мм и содержит 2,5 витка. Намотка производится на оправке диаметром 4 мм виток к витку, после чего катушка снимается с оправки. Питание, как и для усилителя Нечаева, подается по фидеру через дроссели описанной выше конструкции. Автор использовал в усилителе бескорпусные транзисторы, требующие тщательной герметизации. Можно рекомендовать также при­ менение корпусных транзисторов КТЗ99А, более доступных и устойчивых при изменениях климатических условий. Подробное описание этого усилителя помещено в журнале "Радиолюбитель", 1993 г., No 5, с. 2. Как было отмечено, основное назначение антенного усилителя - компенсация затухания сигнала в фидере. При использовании антенного усилителя чувствительность, ограниченная шумами, т. е. способность принимать слабый сигнал, определяется отношением сигнал-шум уже не на входе телевизионного приемника, а на входе антенного усилителя. Поэтому при установке антенного усилителя около антенны для получения определенного значения чувствительности, ограниченной шумами, потре­ буется меньший уровень входного сигнала, чем при установке его около телевизора. Таким образом, удается с лучшим качеством принимать более слабый сигнал. Применение антенного усилителя позволяет сознательно использовать фидеры такой большой длины, которые в отсутствие усилителя ослабили бы уровень сигнала до недопустимого. Необходимость применения длинного фидера иногда возникает в условиях закрытой местности, когда телеви­ зионный приемник располагается в ложбине и приемная антенна, устано­ вленная около дома, оказывается закрыта находящимися на пути к передатчику холмами. В то же время телевизионные антенны, установлен­ ные на расстоянии 100."200 м от этого здания, обеспечивают вполне уверенный прием с хорошим качеством изображения за счет того, что они не закрыты местной преградой. В таких условиях добиться нормального приема можно одним из двух способов: либо увеличением высоты антенной мачты, что обычно представляет собой очень трудную задачу, либо установкой антенны на открытой местности, на расстоянии 100".200 м от дома. Тогда для подключения антенны к телевизионному приемнику потребуется использование длинного фидера. Легко подсчитать, что при фидере длиной 200 м кабель марки РК 75-4 -11 на частоте 12-го канала создает затухание 30 дБ, что соответствует уменьшению напряжения сигнала в 31,6 раз, который, как правило, оказывается ниже порога чувствительности телевизионного приемника. Установка антенного усили­ теля, обладающего хотя бы таким же усилением, на выходе антенны позволит скомпенсировать затухание сигнала в длинном фидере и обес­ печить нормальную работу телевизора. Если усиления одного усилителя недостаточно, можно включить два усилителя последовательно один за другим. При этом результирующий коэффициент усиления будет равен сумме коэффициентов усиления усилителей, если они выражены в децибелах. При очень большой длине фидера и необходимости усиления сигнала более чем на 30 дБ, когда приходится использовать два или несколько 142
антенных усилителей, во избежание перегрузки или самовозбуждения не следует устанавливать все усилители в одном месте. В этих условиях первый усилитель устанавливают на выходе антенны, т. е. на входе фидера, а последующие - вразрыв фидера примерно на одинаковых расстояниях один от другого. Эти расстояния выбирают так, чтобы затухание сигнала в отрезке фидера между двумя усилителями примерно равнялось коэффи­ циенту усиления усилителя. Из зависимостей удельного затухания от частоты для коаксиальных кабелей разных марок (рис. 2.1) можно сделать определенные выводы. Кабели марок РК 75-2 -13 и РК 75-2-21 обладают достаточно большим удельным затуханием даже в метровом диапазоне волн, использовать их в дециметровом диапазоне не следует. Кабели марок РК 75-7 -15, РК 75-9 -13, РК 75-13-11 и РК 75-17-17 обладают меньшим удельным затуханием по сравнению с РК 75-4 -11 особенно в дециметровом диапазоне. Если при длине фидера 50 м на частоте 620 МГц (39-й канал) кабель РК 75-4 -11 вносит затухание 16 дБ (ослабление напряжения сигнала в 6,3 раз), то при тех же условиях кабель марки РК 75-9-13 вносит затухание 9,5 дБ (ослабление в 3 раза), а РК 75-13-11-7,25 дБ (ослабление в 2,3 раз). Таким образом, удачный выбор марки кабеля для фидера в дециметровом диапазоне может поднять уровень сигнала на входе телевизора в несколько раз даже без использова­ ния антенного усилителя. Можно предложить достаточно простой совет по выбору кабел'я: чем больше диаметр кабеля, тем меньшее затухание он вносит. В качестве телевизионного фидера всегда используется коаксиальный кабель с волно­ вым сопротивлением 75 Ом. 143
8. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА 8.1 . ДЕЛИТЕЛИ ТЕЛЕВИЗИОННОГО СИГНАЛА В настоящее время нередко семья располагает двумя или несколькими телевизорами, каждый из которых необходимо подключить к наружной антенне . При наличии телевизионной ан тенны коллективного пользования проще всего сделать заказ на подключение второго или третьего абонент­ ского отвода от стандартной разветвительной коробки, установленной на лестничной клетке. При этом исключ ается взаимное влияние между телевизорами , обеспечивается хорошее согласование входного сопротивле­ ния телевизионного приемника с фидером и не уменьшается уровень сигнала на входах телевизоров . Однако это требует значительного расхода коаксиального кабеля . Если же используется индивидуальная наружная антенна. то и разветвительная коробка отсутствует . Тем не менее, разветвительную коробку можно изготовить самостоятельно . На рис. 8.1 , а приведена принципиальная схема разветвительной коробки на два отвода от абонентского кабеля коллективной антенны, а на рис. 8.1,б - на три отвода. Коробка устанавливается в удоб­ ном месте квартиры, ее вход подключается к уже имеющемуся кабелю от разветвительной короб­ ки коллективной антен- ны, а выходы соединяют­ ся телевизионными кабе­ лями с телевизорами. К каждому выходу подклю­ чается один телевизор. Если по каким-то причи­ нам к одному из выходов телевизор не будет под­ ключен (например, его увезли на дачу ил и от­ правили в ремонт) , к штекеру, предназначен- а ~ ~-~ ; u...__~ 1 1 L __________J а) г-- - --------, I R2Jб ~ 1 ,, ;: ~~-~ :i: ...,____ч;р.J ~ ::G 1 1 L __________ _ _ J о) ному для подключения к Рис. 8.1. Разветвительные коробки на резисторах антенному гнезду телеви- зора, нужно подключить резистор сопротивлением 75 Ом. В противном случае произойдет рассогласование, и изображения на экранах других телевизоров начнут двоиться. По этой же причине не следует делать в коробке лишние отводы, а если они имеются, к каждому из них нужно подключить резистор на 75 Ом. 144
Как видно из схемы, коробка на два выхода содержит три резистора, коробка на три выхода - четыре резистора. Количество резисторов всегда будет на один больше числа выходов. Все резисторы в коробке имеют одинаковое сопротивление, которое зависит от количества выходов и определяется по формуле: R=75п-l n+ 1' где п - количество выходов разветвительной коробки. Точные значения сопротивлений резисторов, найденные по этой формуле, подбирать не следует, можно взять ближайший стандартный поминал: 24 Ома для двух выходов, 36 Ом для трех, 43 Ома для четырех и т. д. Конструкция разветвительной коробки достаточно проста. Корпус коробки выполняется из листовой меди, латуни или даже белой жести от консервной банки. Оплетки всех кабелей припаиваются к корпусу коробки, а центральные жилы - к резисторам. Резисторы могут быть типа ОМЛТ мощностью 0,25 Вт. Коробка закрывается крышкой, выполненной из того же металла, которая в нескольких точках припаивается к корпусу коробки. После этого коробка крепится к стене. Недостатком такого способа разветвления сигнала является уменьшение напряжения сигнала на входе каждого телевизора во столько же раз, сколько аппаратов подключено к коробке, за счет потерь энергии сигнала в резисторах коробки. Обычно антенны коллективного пользования обес­ печивают вполне достаточный уровень сигнала на абонентских отводах лестничной разветвительной коробки порядка 1 мВ. Поэтому при уменьше­ нии такого напряжения сигнала в несколько раз разветвительной коробкой остается достаточный уровень для получения хорошего изображения на экране телевизора. Часто возникает вопрос: зачем нужны резисторы в коробке, приводящие к уменьшению уровня сигнала на ее выходах. Если бы, например, антенные гнезда трех телевизоров были непосредственно подключены к фидеру, он оказался бы сильно рассогласован с нагрузкой: ведь входное сопротивление каждого телевизора по антенному входу составляет 75 Ом, входное сопротивление трех параллельно соединенных - 25 Ом или втрое меньше сопротивления, необходимого для согласования фидера. В результате значительная часть энергии сигнала отразится обратно в фидер и не попадет на вход телевизоров. Более того, при неточном согласовании фидера с антенной, что обычно неизбежно, отраженный сигнал вновь отразится от антенны и поступит на входы телевизоров с задержкой, что приведет к двоению и многоконтурности изображения. При наличии резисторов в коробке легко подсчитать, что при любом количестве отводов с подключенными к ним телевизорами, фидер остается согласован с нагрузкой. Случается и 1 ,1", что при использовании индивидуальной антенны подключенный " ней один телевизор работает хорошо, но когда к ней присоединяется разветвительная коробка с двумя или тремя телевизорами, уровень сигнала на их входах оказывается уже недостаточным, контра­ стность изображения на экранах становится слабой и просматриваются шумы. В таких условиях следует между антенным фидером и разветвитель- 145
ной коробкой включить антенный усилитель. Следует напомнить, что в том случае, когда уровень сигнала недостаточен даже для работы одного телевизора, нужно использовать более эффективную антенну, а при длинном фидере антенный усили­ тель должен быть установлен на мачте поблизости от антенны. Другой вариант разветвитель­ ной коробки, аналогичной тем, ко- торые используются в сетях антенн коллективного пользования, пока­ зан на рис. 8.2 . Эту коробку можно использовать для подключения двух К антенне г---- ----l 1 1 1 1 >. 1 >. ~ 1 ~ о о м м ~ г~~---11-----4114JiJl_ _J) ~ ~ 5 .. .. .. .. телевизоров к индивидуальной на- ~ ~ ружной антенне. Коробка этого типа обеспечивает согласование фи­ дера с нагрузкой независимо от того, подключены ли к обоим выхо­ дам телевизоры, а также незначите­ льно ослабляет сигнал на выходах относительно уровня сигнала на входе коробки. Коробка содержит 1 1 CJ JOOO \ 1 ЙяJ 1 L____ f _75 ___J Рис. 8.2. Вариант разветвительной коробки две одинаковые катушки из медной голой посеребренной проволоки диаметром 1 мм. Катушки наматываются на оправке диаметром 4 мм и содержат по 3 витка. После намотки катушки снимаются с оправки и растягиваются в спираль с шагом 2 мм (расстояние между витками равно диаметру провода). 8.2. УСТРОЙСТВА СЛОЖЕНИЯ СИГНАЛОВ При отсутствии телевизионной антенны коллективного пользования, особенно в сельской местности, часто возникает необходимость установки двух или нескольких раздельных антенн. Это может быть связано с необходимостью использования узкополосных одноканальных антенн для приема разных программ от одного и того же телецентра или ретрансля­ тора, когда требуются антенны с большим коэффициентом усиления. В других случаях необходимо принимать разные программы от телевизион­ ных передатчиков, расположенных в разных направлениях, а каждый раз заниматься поворотом антенны вручную или конструировать специальное поворотное устройство нежелательно. В таких условиях обычно от каждой антенны спускается отдельный фидер, что нецелесообразно, так как при переходе с приема одной программы на другую приходится переставлять штекеры фидеров в антенное гнездо телевизора . Установка переключателя фидеров у телевизора также не решает проблемы: не устраняется большой расход дорогостоящего кабеля, а при слабом сигнале для компенсации затухания сигнала в фидерах пришлось бы у каждой антенны устанавливать отдельный антенный усилитель. Эти проблемы могут быть решены исключительно путем объединения сигналов, принятых антеннами, с канализацией их к телевизору по одному общему фидеру . Однако , непосредственно соединять между собой разные антенны невозможно в 146
связи с тем, что нарушится их согласование с фидерами: сигнал, принятый одной антенной, будет разветвляться и лишь частично поступать в фидер. Другая антенна, подключенная параллельно фидеру, может представлять собой такую нагрузку, что уровень сигнала от первой антенны, поступаю­ щий в фидер, окажется недопустимо малым. Поэтому необходимо специальное устройство для сложения сигналов, которое не нарушало бы согласования антенн. На рис. 8.3 показана схема фильтра сложения сигналов (ФСС) метрового диапазона. Назначение фильтра состоит в том, чтобы сигнал, принятый К антенне 2 С! cz CJ сч L5 К телевизору Рис. 8.3. ФСС с использованием ФНЧ и ФВЧ антенной 1, полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 2, а сигнал, принятый антенной 2, также полностью поступил в фидер и не ответвлялся в цепь антенны 1. Эта задача реализуется использованием двух фильтров. Фильтр, образованный элементами Ll, CJ, L2, С2 и С5, представляет собой фильтр нижних частот (ФНЧ), а фильтр, образованный элементами LЗ, С3, L4, С4 и LS, - фильтр верхних частот (ФВЧ). Если антенна 1 рассчитана на прием сигнала с меньшим номером канала, то есть с меньшей частотой, чем антенна 2, то сигнал от антенны 1 свободно проходит через ФНЧ и поступает в фидер, не ответвляясь в цепь антенны 2, так как ФВЧ представляет для него большое сопротивление. Аналогично, сигнал, принятый антенной 2, беспрепятственно проходит через ФВЧ и поступает в фидер, а ФНЧ, имеющий для этого сигнала большое сопротивление, не пропускает его к антенне 1. Во избежание отражения сигналов, принятых антеннами, от ФСС характеристические сопротивления обоих фильтров должны приблизительно составлять 75 Ом. Катушки индуктивности фильтра наматываются проводом ПЭВ-2 диаметром 0,6 мм виток к витку на каркасах из полистирола или оргстекла диаметром 5 мм. Катушки Ll ... L4 располагаются на одном общем каркасе, расстояния между катушками должны быть не менее 8 мм. Катушка LS наматывается на отдельном каркасе и конструктивно размещается так, чтобы ее ось была перпендикулярна оси других катушек. Количество витков катушек и емкости конденсаторов для разных комбинаций каналов приведены в таблице 8.1 . В связи с тем, что некоторые читатели могут испытать затруднения при намотке катушек, содержащих нецелое число витков, на рис. 8.4 показан способ намотки двух катушек, где катушка Ll содержит 4 витка, а катушка 147
L2 - 3,5 витка. При монтаже ФСС необходимо обеспечить минимальную длину соединительных проводников, особенно концов катушек. Табл11ца 8.1 Номер ханала антенны Количество витхов хатушех Емхость, пФ 1 2 Ll, L2 L3, L4 L5 Cl, С2 С3, С4 С5 1-5 6-12 2 11 3 12 12 20 1 3 3,5 8,5 6 47 39 33 1 4 3,5 7 5 47 36 33 1 5 3,5 5 6 47 43 33 2 3 3,5 8,5 6 47 39 30 2 4 3 7 5 47 36 30 2 5 3 5 6 43 43 30 3 5 2,5 5 6 33 43 30 Рассмотренный вариант ФСС компактен и дешев в изготовлении, но страдает одним недостатком: в любительских условиях невозможно учесть паразитные емкости монтажа и индуктивности выводов катушек, конденсаторов и соединительных проводов, которые на частоте десятков и сотен мегагерц оказы­ вают существенное влияние на работу. Поэтому добиться пас­ портных значений ослабления сигнала не более, чем на 1 дБ и развязки между антеннами не L! L2 Рис. 8.4 . Способ намотки катушек менее, чем на 15 дБ в любительских условиях трудно. По этой причине нельзя предложить ФСС по этой схеме, который позволил бы подключить к общему фидеру две антенны, работающие в диапазоне 6-12 каналов. Более широкими возможностями обладает ФСС, схема которого показана на рис. 8.5 . Он собран из шести отрезков коаксиального кабеля той же марки, что и фидеры. Работа этого фильтра основана на трех важнейших выводах теории длинных линий: 1. Входное сопротивление линии длиной в четверть длины волны, короткозамкнутой на конце, бесконечно велико. = =~ (-:! ~ = ~ ""u = = u f-" = (-:! ~ ~ ~ Рис. 8.5 . ФСС из отрезков кабеля 148
2. Входное сопротивление линии длиной в половину длины волны, короткозамкнутой на конце, равно нулю. 3. Входное сопротивление линии длиной, равной целому числу полуволн, короткозамкнутой на обоих концах, относительно точек, находящихся внутри линии, бесконечно велико. Фильтр рассчитан на подключение двух антенн: антенны с меньшим номером канала - "а" и антенны с большим номером канала - "б". Размеры отрезков кабеля выбираются следующим образом. Длина отрезка 2 равна половине длины волны в кабеле для канала "б", длина отрезка 3 - четверти длины волны в кабеле для канала "б", длина отрезка 4 - четверти длины волны в кабеле для канала "а", а длина отрезка 6 - половине длины волны в кабеле для канала "а". Длина отрезков 1 и 5 выбирается так, чтобы суммарная длина отрезков 1 и 2 составляла половину длины волны в кабеле для канала "а", а суммарная длина отрезков 5 и 6 - несколько полуволн в кабеле для канала "б" . Рассмотрим прохождение сигнала от антенны канала "а". Поступая по фидеру к точке соединения отрезков 1 и 2. сигнал свободно проходит через отрезок 3 и далее в фидер к телевизору, так как отрезки 1 и 2 в сумме имеют длину в полволны для этого канала, и их сопротивление бесконечно велико. Сигнал не ответвляется в отрезок 4 в связи с тем, что отрезок 6 для него равен половине длины волны и замыкает накоротко конец отрезка 4, а длина этого отрезка составляет четверть длины волны для канала "а", так что входное сопротивление отрезка 4 бесконечно велико. Аналогично проходит сигнал от антенны канала "б" с тем лишь различием, что в сумме длина отрезков 5 и 6 равна нескольким половинам длины волны для канала "б". Размеры отрезков 2, 3, 4 и 6 для разных каналов сведены в табл. 8.2, а размеры отрезков 1 и 5 - в табл. 8.3 . Здесь выше диагонали приводятся размеры В, а ниже диагонали - Г. Таблица 8.2 Номер 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 капала А 933 791 613 558 512 276 265 254 244 234 226 218 2А 1865 1581 1227 1116 1023 553 529 508 487 469 452 436 Таблица 8.3 ~ Каналы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 ~ 284 638 749 842 1312 1336 1357 1378 1396 1413 1429 2 1297 ~ 354 465 558 1028 1052 1073 1094 1112 1129 1145 3 589873~111204674698719740758775791 4 367 651 1005~93 563 587 608 629 647 664 680 :а 5 181465819930~470494515536 554571 587 ~63477843254383~- 45 66 84 101 117 = ~ "' 725153536047135 42 60 77 93 ~ - - 8 167 451 297 408 501 463 - ~- 39 56 72 9 83 367 234 345 438 421 445 ~35 51 10 480 295 180 291 384 385 409 430 ~- 33 11 395 228 129 240 333 351 375 396 417 - ~ 12 315 163 81 192 285 319 343 364 385 403 ~~ 149
Приведем пример определения элементов фильтра для подключения антенны 2-го канала и антенны 7-го канала к общему фидеру . Тогда индекс "а" соответствует каналу 2, а индекс "б" - каналу 7. Из табл. 8.2 находим размерыотрезков:2-529мм,3-265мм,4-791мм,6-1581мм.Из табл. 8.3 в строке для канала 2 и столбце для канала 7 находим длину отрезка 1 (В) - 1052 мм, а в строке для канала 7 и столбце для канала 2 - длину отрезка 5 (Г) - 535 мм . Из табл. 8.3 видно, что в диапазоне 6-12 каналов антенны соседних каналов соединять с помощью ФСС нельзя, но и в тех случаях, когда номера каналов отличаются на 2, длина некоторых отрезков оказывается малой, меньше 50 мм, а такой фильтр будет работать хуже обычного, так как погрешность длины отрезка составит значительный процент от его длины . По этой же причине не удается создать ФСС для дециметровых каналов или для сочетания метрового и дециметрового каналов . В этих случаях проблема может быть решена коммутацией антенн с помощью электромагнитного реле. На рис. 8.6 показана схема такой коммутации двух антенн на один общий фидер. При этом реле располагается на мачте поблизости от антенн и управляется дистанционно от телевизора с помощью тумблера. Питание реле осуществляется от источника питания телевизора и подается по фидеру. Рези­ стор R предназначен для гашения из­ лишнего напряжения, а конденсаторы препятствуют замыканию постоянного напряжения питания реле антеннами и входной цепью телевизора, пропуская без потерь высокочастотный сигнал. В схеме используется электромагнитное реле РЭС15 паспорт РС4.591.001П2 или РС4.591.008П2. Можно также использо­ вать реле РЭС10 паспорт РС4.524.301П2 или РС4.524. 313П2, но при этом сопро­ тивление резистора R необходимо уме­ ньшить до 6,8 кОм. Используя схему коммутации, можно подключать к общему фидеру две разде­ льные дециметровые антенны или мет- К антенне 1 С/ !ООО К антенне 2 ,,!" /( Антенное гнездо ~+!508 " ровую и дециметровую антенны. Если р 8 6 С же совместить схему коммутации с ФСС, ис. · · хема коммутации антенн можно подключить к общему фидеру три или четыре метровые антенны, а также две метровые и одну дециметровую антенны. При этом пара антенн подключается к входам ФСС, а выход ФСС - к схеме коммутации. 150
8.3. ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН ДЛЯ ИМПОРТНЫХ ТЕЛЕВИЗОРОВ В по.следние годы российский рынок наполнился большим количеством моделей .цветных телевизоров импортного производства из Японии, Южной Кореи и стран Западной Европы. Как правило, эти телевизоры являются многостандартными и дают возможность принимать телевизионные передачи по отечественному стандарту и по системе цветного телевидения СЕКАМ. Поэтому в принципе никаких особенных требований к антеннам для этих телевизоров не предъявляется: пригодны те же самые антенны, которые используются совместно с отечественными телевизорами. Однако, иногда возникает затруднение при необходимости приема телевизионных передач метрового и дециметрового диапазонов. Дело в том, что отечественные телевизоры обычно оснащены двумя раздельными антенными гнездами: одно - для антенны метрового диапазона волн, а второе - для дециметрового, что достаточно удобно при использовании раздельных антенн для этих диапазо­ нов. Однако, многие современные телевизоры зарубежного производства имеют только одно антенное гнездо, и при наличии раздельных антенн метрового и дециметрового диапазонов для их подключения к таким телевизорам требуется предва- рительно сложить сигналы ан­ тенн. Для сложения можно ис­ пользовать устройство, схема которого показана на рис. 8.7. Оно обеспечивает поступление сигналов от обеих антенн к телевизору практически без ос­ лабления и, в то же время, не допускает проникания сигнала С! Д~7 cz5 L2 LJ 2,2 LI CJ I9,I Рис. 8.7 Схема устройства сложения сигналов МВ и ДМВ 8 от одной антенны в фидер другой. Для этого устройство, содержит фильтр нижних частот (L2, LЗ, СЗ) и фильтр верхних частот (С!, Ll, С2). Катушки Ll и LЗ одинаковые - они наматываются на каркасах диаметром 4 мм и содержат по 2 витка провода ПЭТВМ диаметром 0,475 мм. Индуктив­ ность каждой катушки 0,03 мкГн. Катушка L2 наматывается на таком же каркасе тем же проводом, но содержит 3 витка, а ее индуктивность 0,056 мкГн. Намотка всех катушек рядовая, виток к витку. Оси катушек должны быть взаимно перпендикулярны. Все соединительные проводники должны быть минимальной длины. Устройство помещается в металлическую коробочку, к которой припаиваются оплетки кабелей. Можно также использовать высоко­ частотные разъемы. Антенны могут быть любыми - одноканальными или многоканальными. Не исключено также использование нескольких антенн с применением ФСС, рассмотренных в разделе 8.2, однако, к одному входу данного устройства должны поступать только сигналы метрового диапазона, а к другому - дециметрового. Другой путь решения указанной проблемы состоит в использовании всеволновой антенны, принимающей сигналы всех метровых и дециметровых каналов, которую устроит наличие у телевизора одного антенного гнезда. Одна из таких универсальных всеволновых антенн, размеры которой 151
Рис. 8 8 Универсальная всеволновая антенна предложены В. В. Пясецким, перекрывает диапазон 1-5, 6-12 и 21-41 ч астотн ых каналов, а в метровом диапазоне пригодна для приема сигналов, как с горизонтальной, так и с вертикальной поляризацией. Автор отмечает хорошие характеристики антенны, подтвержд ен ные многочисл енными опытными данными. Антенна показана на рис. 8.8 . Она состоит из двух антенн: метровой и дециметровой, соединенных в точках В и Г параллельно и подключенных к общему фидеру. При этом отсутствует влияние одной антенны на другую Сигналы, принятые антенной метровых волн , поступают в фидер и не ответвляются в цепь дециметровой антенны, а сигналы, принятые дециметро­ вой антенной, поступают в фидер и не ответвляются в цепь метровой антенны . Такое соединение обеспечивает хорошее согласование антенн с фи дером . Еще одно интересное свойство этой антенны состоит в том, что опа в диапазоне метровых волн способна принимать сигналы как с горизонтальной , так и с вертикальной поляризацией. Антенна метрового диапазона в развернутом на плоскость виде показана на рис. 8.9 . Она состоит из широкополосного веерного вибратора и симметрирующеrо короткозамкнутого мостика . Подобно антенне ТАИ-12 , описанной в разделе 4.9 , во избежание раз двоения главного лепестка диаграммы направленности на 6- l 2 каналах плечи веерного вибратора повернуты в направлении на передатчик , образуя при виде сверху угол 120° Это также устраняет прием с заднего направления. Симметрирующий мостик образован изогнутой двухпроводной линией, которая замкнута на конце петлевым вибратором дециметровой антенны, входное сопротивление кото­ рого в диапазоне метровых волн достаточно мало. Длина д вухпроводной линии соответствует 1/4 длины волны н а средней частоте диапазона 1-5 каналов и 3/4 длины волны на средней частоте диапазона 6-12 каналов. Благодаря этому мостик для сигналов мет рового д иапазона представляет собой очень большое сопротивление . Фидер вводится в отверстие петлевого вибратор а в то чке нулевого потенциала (то чк а О) , п ропускается внутри трубки 152
f 1 1 1 1 1 "'1 о ;.::;1 1 1 ~ Рис 8.9 Ме1ровая часть антенны в развернутом виде правой части петлевого вибратора и правой трубки двухпроводной линии до отверстия в точке В. Здесь оплетка кабеля припаивается к точке В, а центральный проводник - к точке Г на другой трубке линии. Прием сигналов дециметрового диапазона осуществляется семиэлемент­ ной антенной типа "Волновой канал". Она состоит из петлевого вибратора, сдвоенного рефлектора и четырех директоров. Сигналы, принятые петлевым вибратором, поступают по двухпроводной линии к точкам В-Г и далее в фидер. Два следующих отрезка двухпровод1юй линии: первый между точками В-Г и А-Б и второй между точками А-Б и Ж-3 препятствуют ответвлению дециметровых сигналов в цепь веерного вибратора по следующей причине. Каждый из этих двух отрезков имеет длину, равную четверти длины волны средней частоты дециметрового диапазона. Второй отрезок относительно точек А-Б представляет собой разомкнутую на конце линию, входное сопротивление которой близко к нулю. Поэтому первый отрезок в точках А­ Б замкнут накоротко и со стороны точек В-Г представляет собой очень большое сопротивление. Размеры вибраторов дециметровой антенны и расстояния между ними показаны на рис. 8.10. Элементы антенны крепятся на стреле, выполненной из металлической трубки диаметром 20 мм, но можно использовать и деревян­ ный брусок сечением 40 х 40 мм. Веерный вибратор выполняется из трубок диаметром 12-10 мм. Петлевой вибратор дециметровой антенны и двухпро­ водную линию выполняют из целого куска трубки точно по размерам, показанным на рис. 8.9. Для поддержания постоянного расстояния между трубками двухпроводной линии можно использовать распорки из материала с низкими потерями на высокой частоте и небольшой диэлектрической проницаемостью (полистирол, фторопласт, оргстекло). Радиус закруглений при переходе от линии к вибратору не должен превышать 30 мм. Рефлектор и директоры дециметровой антенны - из трубок диаметром 8-12 мм. Расстояние между осями трубок сдвоенного рефлектора по вертикали составляет 240 мм. Веерный вибратор в точках А-Б приваривается или припаивается твердым припоем к двухпроводной линии и крепится к изоляционной пластине, выполненной из фторопласта, полистирола или оргстекла толщиной 1О мм. 153
/. 1ттт r 1 С;:, 1 "'- 1 _,,._ ""' ~1 "J ~ с:::;, ~ ... ... .. с., .: :)- "" . ::; 11 ~ l:.77 1! 1 { l_ l 1 Jд>: FбJ -- 1· JJZ JJg Рис. 8. 10 Дециметровая часть антенны, вид све рху К ней же крепится конец стрелы. Стойка сдвоенного рефлектора может быть металлической или неметаллической. Крепление стойки и вибраторов к стреле производится любым доступным способом, важно лишь обеспечить паралле­ льность всех вибраторов. Стрела антенны устанавливается на мачте в центре тяжести . Мачта может быть металлической, но при приеме сигналов с вертикальной поляризацией верхняя часть мачты длиной 1,5-2 метра должна быть неметаллической . Если принимаются лишь сигналы горизонтальной поляризации, антенну можно упростить, выполнив каждое плечо веерного вибратора из двух трубок с углом между ними, равным 45° . Всеволновая антенна обладает следующими характеристиками. Коэффи­ циент усиления на каналах 1-5 -ОдБ, на каналах 6-12 - 1,3 дБ , на каналах 21-41 - 8 дБ. При необходимости увеличить коэффициент усиления в дециметровом диапазоне можно добавить несколько директоров длиной по 195 мм каждый на расстоянии 149 мм (по осям) один от другого. Устройство, собранное по схеме рис. 8. 7, является обратимым. Оно может быть применено в случае использования всеволновой антенны, способной принимать сигналы метровых и дециметровых каналов, и телевизора , имеющего раздельные антенные гнезда для подключения метровой и дециметровой антенн. При этом точки А и В устройства подключаются к антенным входам телевизора, а к точке Б подключается антенный фидер. 154
9. АНТЕННЫ ДЛЯ ПРИЕМА РАДИОВЕЩАНИЯ 9.1. АНТЕННЫ ДЛЯ ДАЛЬНЕГО ПРИЕМА ДВ, СВ И КВ Наиболее распространенной антенной для приема радиовещания в диапазонах ДВ, СВ и КВ является длинный вертикальный провод. Если входные клеммы радиоприемника подключить к нижнему концу такого вертикального провода и к хорошему заземлению, антенна будет предста­ влять собой несимметричный вибратор. Диаграмма направленности такой антенны в горизонтальной плоскости получается круговой: антенна одинаково принимает со всех азимутальных направлений. В вертикальной плоскости диаграмма направленности похожа на разрезанную пополам лежащую восьмерку: максимум приема осуществляется с горизонтального направления вдоль поверхности Земли, с увеличением угла места прием ослабевает, а с направления, соответствующего зениту, отсутствует. В теории антенн известен принцип взаимности, согласно которому все параметры приемной антенны можно определить по известным параметрам этой же антенны в режиме передачи. Тогда можно представить себе рассматриваемую антенну, как передающую, подключенную к выходу радиопередатчика. Излучение сигнала антенной происходит под воздей­ ствием тока высокой частоты, протекающего в проводе антенны. В нижней части вертикального провода антенны ток максимален, по мере продвиже­ ния вверх за счет излучения сила тока уменьшается, а на верхнем конце равна нулю. Из-за этого наиболее эффективна нижняя часть этой антенны, а самая верхняя часть практически не используется. Для повышения эффек­ тивности антенны необходимо добиться излучения не только нижней, но и верхней частью за счет более равномерного распределения тока вдоль провода. Это достигается подключением верхнего конца провода к каким­ либо дополнительным проводникам, которые за счет емкости между ними и поверхностью Земли обеспечат появление тока в этой точке антенны. Наиболее просто к верхнему концу вертикального провода антенны подключить горизонтальный провод. Такие антенны получили название Г-образных и Т-образных, если вертикальный провод подключен соответ­ ственно к концу или к середине горизонтального. Обе антенны обладают одинаковыми параметрами и свойствами, а выбор одной из них зависит исключительно от возможностей конструктивного исполнения. Горизонта­ льную часть антенны лучше всего выполнять из антенного канатика как можно большей длины. Концы с помощью орешковых изоляторов крепятся к каким-либо высоким предметам на местности: к стенам зданий, деревьям, дымовым трубам. Использовать в качестве опор мачты линий электропе­ редач телеграфные столбы или столбы энергоснабжения категорически запрещается. Горизонтальная часть антенны не должна располагаться под или над проводами телефонных линий, линий радиотрансляции или электроосветительной сети, так как при случайном обрыве того или иного 155
провода возможна аварийная ситуация. К горизонтальной части антенны в удобном месте припаивается провод снижения - лучше всего многожильный медный провод с резиновой или пластмассовой изоляцией с хлопчатобу­ мажной лакированной оплеткой марки БПВЛ или ЛПРГС сечением не менее 1,5 мм 2• При наличии выбора предпочтение следует отдавать проводу БПВЛ, жила которого состоит из медных луженных проволок, что удобнее для пайки. Жила провода ЛПРГС состоит из нелуженых медных проволок , поверхность которых из-за контакта с резиновой изоляцией сильно окислена и перед пайкой требует тщательной зачистки каждой проволоки жилы . Можно, конечно, использовать и другие марки провода для снижения . Внутрь здания провод снижения пропускается через специально просверлен­ ные отверстия в рамах окна, куда предварительно вставляются трубчатые фарфоровые изоляторы. Снижение не должно касаться краев крыши, иначе под воздействием ветра изоляция провода протрется и прикосновение оголенной жилы к железной крыше или выполненной из другого материа­ ла, но мокрой во время дождя, будет сопровождаться тресками в приемнике . Конец провода снижения заправляется в однополосную вилку для под­ ключения к антенному гнезду радиоприемника . Гнездо заземления приемника должно быть надежно присоединено к Земле . При наличии в здании водопровода его можно соединить с водопроводной трубой таким же проводом, который используется для снижения антенны. При отсутствии водопровода необходимо сделать специальное заземление. Для этого под окном выкапывается яма, желате­ льно глубиной до уровня грунтовых вод. В яму закапывается какой-нибудь массивный металлический предмет, к которому припаивается провод заземления, насыпается один-два килограмма поваренной соли и заливает­ ся ведром воды , после чего яма закапывается. В летнее сухое время желательно время от времени поливать это место водой. В сельской местности для защиты от грозовых разрядов необходимо снабдить снижение антенны разрядником. Он представляет собой две металлические зубчатые пластинки, расположенные зубцами одна к другой с расстоянием между остриями зубцов в 2-3 мм. Пластинки крепятся к основанию из изоляционного материала в виде пластинки оргстекла , которая устанавливается на стене. С одной зубчатой пластинкой соединяет­ ся провод заземления, с другой - провод снижения антенны. Полезно также во время грозы соединять между собой накоротко пластинки разрядника, заземляя антенну . Часто отсутствует возможность крепления горизонтальной части антенны достаточной длины . В этих случаях можно рекомендовать установку антенны типа "Метелка". Конструкция такой антенны достаточ­ но проста. Верхняя часть антенны выполняется в виде пучка проводов, расходящихся под углом от 45 до 90 градусов. Этот угол практически не влияет на работу антенны. Пучок собирают из 19, 37 или 61 куска голого медного провода . Длина проводов для пучка берется в пределах от 500 до 1ООО мм, а диаметр провода от 1,5 до 5 мм. Чем длиннее провода, тем больше должен быть их диаметр для получения достаточной жесткости конструкции. Каждый провод правят для получения ровного и прямого куска . Один коне ц каждого провода зачищают на длину 50 мм и залуживают окунанием в расплавленный припой с использованием канифольного фл юса . 156
В результате залуживания на поверхности проводов не должно быть излишков припоя. Затем все провода собирают в пучок, который должен представлять собой правильный шестигранник. Конец пучка из залуженных проводов обматывается медным луженым проводом диаметром 1,5 мм, 'IТобы получить бандаж шириной примерно 30 мм. Намотка ведется плотно, с натягом виток к витку. Концы бандажного провода скручивают, после чего бандаж нужно пропаять, либо погрузив его в расплавленный припой, либо паяльной лампой, так как мощности паяльника не хватит. Запаянный конец пучка крепят на фарфоровом изоляторе, который укрепляют на шесте. Свободные концы проводов пучка разводят равномерно в стороны, чтобы получить объемный конус. К бандажу припаивается провод снижения, а шест устанавливается на крыше. При этом необходимо предусмотреть, чтобы при случайном падении шеста он не коснулся каких-либо проводов. При большой длине шеста его можно крепить одним или двумя ярусами растяжек, которые изготовляются из стальной оцинкованной проволоки. Каждый ярус обычно содержит по три растяжки. Эффективность рассмотренных антенн определяется длиной вертикаль­ ной части. Напряжение сигнала на антенном входе радиоприемника определяется произведением напряженности электромагнитного поля в точке приема на действующую высоту антенны. При наличии горизонталь­ ной части или метелки действующей высотой антенны можно приближенно считать геометрическую длину вертикальной части. Поэтому для улучшения приема далеко расположенных радиовещательных станций необходимо стремиться к удлинению вертикальной части антенны. В отличие от телевизионных антенн, когда в условиях дальнего приема важна высота расположения антенны над поверхностью Земли, здесь имеет значение высота расположения горизонтальной части или метелки над уровнем размещения радиоприемника, так как прием осуществляется именно вертикальной частью антенны. 9.2 . КОМНАТНЫЕ АНТЕННЫ ДЛЯ ДИАПАЗОНОВ ДВ, СВ И КВ Порой задача приема радиопередач дальних радиостанций не ставится и вполне можно ограничиться комнатной антенной. Простейшая комнатная антенна представляет собой кусок голого или эмалированного медного провода диаметром 0,4 ... 0,8 мм, протянутый под потолком от одной стены к другой, к которому припаян другой кусок такого же провода, подключенный к антенному гнезду приемника. При этом использовать гнездо заземления нет необходимости. Нужно заметить, что не только все современные радиовещательные приемники, но и приемники, выпущенные 10 и 20 лет назад, оснащены ферритовой магнитной антенной для приема передач в диапазонах длинных и средних волн. Многие приемники имеют ручку поворота магнитной антенны, что позволяет выбрать ее оптимальное положение, соответствующее наилучшему приему при минимуме помех. Портативные переносные приемники также оборудованы ферритовыми магнитными антеннами для работы в диапазонах ДВ и СВ, а некоторые, ;rакие как "Украина-201" 11 "Меридиан-201" дополнительно магнитной антенной с ферритовым сердечником для работы в диапазоне КВ. 157
Помимо магнитной антенны все радиоприемники имеют гнездо дш1. подключения наружной антенны, но если речь не идет о дальнем приеме, использование комнатной антенны не дает преимуществ перед имеющейся магнитной антенной. Дело в том, что не только комнатные, но и наружные антенны, доступные для изготовления рядовым владельцем радиоприемника, в диапазонах ДВ, СВ и КВ являются ненаправленными из-за того, что их размеры для диапазона КВ значительно меньше, а для диапазонов СВ и ДВ несоизмеримо меньше длины волны. Магнитная же антенна является направленной и, поэтому обладает пространственной избирательностью, что позволяет, поворачивая ее, ослабить уровень помех, поступающих к антенне с других направлений, и выбрать положение, соответствующее максимуму полезного сигнала. Наконец, благодаря использованию в магнитных антеннах ферритовых сердечников, их действующая высота больше, чем у комнатных антенн доступных размеров. В те времена , когда эфир, особенно в диапазонах коротких волн, был напичкан радиостанциями специального назначения (глушилками), использо­ вание направленных магнитных антенн иногда позволяло избавиться от этих специально создаваемых помех или в какой-то степени их ослабить . Когда эти радиостанции были упразднены, проявился недостаток направленных свойств магнитных антенн, так как при приеме радиовещания желательно иметь ненаправленную антенну: заранее неизвестно, с какого направления осуще­ ствится прием той или иной радиостанции . Однако, до настоящего времени промышленностсь не выпускает радиовещательных приемников, оборудован­ ных ненаправленной встроенной антенной. В диапазонах КВ радиоволны имеют, как правило, горизонтальную поляризацию. Поэтому в тех случаях, когда прием ведется переносным или портативным радиоприемником, проще всего поставить приемник набок, так чтобы встроенная в него ферритовая антенна оказалась вертикальной. Тогда в горизонтальной плоскости ее диаграмма направленности станет круговой - ненаправленной. Стационарный радиоприемник кантовать практически невозможно . Тем не менее, если конструируется самодельный приемник или есть желание переделать уже готовый, этот недостаток можно устранить. Имеется возможность горизонтально расположенную магнитную антенну сделать ненаправленной. Для этого используют два взаимно-перпендикуляр­ ных ферритовых стержня прямоугольного сечения дJШной по 50-60 мм, склеив их клеем БФ-2 или эпоксидным клеем . Перед склейкой необходимо тщательно притереть торец одного к поверхности другого, чтобы получилась Г-образная конструкция. Антенную катушку необходимо равномерно намотать по всей длине Г-образного стержня. Существуют и более сложные рекомендации, когда предлагается нама­ тывать на каждом стержне раздельные антенные катушки и катушки связи, а антенные катушки настраивать отдельными конденсаторами переменной емкости. При этом требуется обеспечить сдвиг фаз между катушками связи, равный 90°. Это достигается включением в цепь одной из катушек связи нескольких витков, размещенных на другом стержне магнитной антенны. Прием сигналов удаленных радиостанций в условиях современного города связан с наличием значительного уровня индустриальных помех за счет электрического и автомобильного транспорта, работы коллекторных элект­ родвигателей, кассовых аппаратов, электромедицинской аппаратуры и других 158
потребителей электроэнергии. В этих условиях улучшить прием может применение широкополосной рамочной помехозащищенной антенны. Одна из таких антенн была предложена киевлянином В. Андриановым в журнале "Радио", 1991 г" No 1. Антенна представляет собой одну или две экраниро­ ванные рамки, выполненные каждая из одного витка коаксиального кабеля длиной 11 м с фидером, из такого же кабеля. Связь антенны с фидером осуществляется с помощью трансформатора с объемным витком, обеспечи­ вающим согласование в широкой полосе частот, включающей диапазоны длинных, средних, коротких волн и даже УКВ. Конструкция этого транс­ форматора автором подробно описана в статье. Антенна была установлена на лоджии третьего этажа панельного дома и использовалась совместно с радиоприемником Ишим-003-1. Приемник обеспечивал уверенный прием радиостанций в диапазоне от 150 кГц до 18 МГц, а также в диапазоне УКВ на расстоянии 7 км от передатчика при полном затенении трассы высотными зданиями. Оригинальная самодельная рамочная антенна средпеволпового диапазона была предложена известным специалистом радиоприема В. П. Поляковым в журнале "Радио", 1994 г" No 1. Антенна реагирует на магнитную составляю­ щую электромагнитного поля и может служить заменой ферритовой антенны, а ее электрические параметры могут быть даже лучше, чем у ферритовой. Рамка антенны выполнена на каркасе диаметром 125 мм корзиночной намоткой и настраивается стандартным конденсатором переменной емкости. Обмотка содержит 37 витков провода литцендрат ЛЭШО 21х0,07. Добротно­ сть этой рамочной антенны изменяется по диапазону в пределах от 200 до 280 при полосе пропускания до 6 кГц. Напряжение на выводах контура рамочной антенны, наводимое полем центральных радиостанций, составило от 15 до 300 мВ на 9 этаже панельного дома в Москве. Автор предлагает располагать антенну вне радиоприемника, на небольшом от него расстоянии. Входным каскадом радиоприемника рекомендуется истоковый повторитель на транзи­ сторе КП303В. 9.3. СУРРОГАТНЫЕ АНТЕННЫ Достаточно хороший прием радиовещания в диапазонах ДВ, СВ и КВ достигается при использовании в городских условиях суррогатных антенн, в качестве которых можно применить трубы центрального отопления или водопровода. Хотя они обычно заземлены, их разветвленная сеть внутри здания обеспечивает наведение электромаr'нитным полем достаточно высокого уровня сигнала. В результате прием на такую суррогатную антенну оказывается значительно лучше, чем на комнатную. Единственный недоста­ ток этих антенн состоит в повышенном уровне индустриальных помех из-за того, что они воспринимают излучения, возникающие при искровых разрядах от включения и выключения различных потребителей электроэнергии в здании. Подключать к радиоприемнику заземление при использовании такой антенны не требуется. Необходимо предостеречь от использования в качестве суррогантной антенны проводов электроосветительной сети. Некоторые авторы дают такие рекомендации, предлагая подключать антенное гнездо радиоприемника к одному из проводов электросети через разделительный конденсатор, рассчи- 159
танный на рабочее напряжение не менее 250 В Обычно действительно прием Hd гакую антенну возможен, но не всегда Дело в том, что некоторые радио­ приемники с сетевым питанием содержат сетевой фильтр помех Конденса­ торы этого фильтра замыкают каждый провод сетевого питания на корпус приемника, что сильно ослабляет уровень наведенных сигналов в проводах электросети Однако , главная причина, препятствующая использованию электросети в качестве антенны, заключается в опасности электрического пробоя конденсатора, который рекомендуют включать между проводом электросети и антенным гнездом приемника При этом возможно перегорание контурных катушек в приемнике и даже поражение электрическим током при прикосновении к металлическим элементам конструкции аппарата Об уровне помех радиоприему от такого суррогата антенны можно судить по тому, что каждое включение-выключение потребителя энергии в доме приводит к сильному щелчку, не говоря уж о электробритвах, электрических утюгах с терморегуляторами и холодильниках 9.4 . АНТЕННЪI ДЛЯ ДИАПАЗОНА УКВ Диапазон, отведенный для радиовещания на ультракоротких волнах, характеризуется теми же особенностями, что и отведенный для телевидения Поэтому дальность приема радиопередач в этом диапазоне, как и в телевидении, определяется зоной прямой видимости и зоной полутени, в которой уровень напряженности поля значительно меньше Отличие от прием,l телевизионных сигналов состоит в том, что для приема радиопередач требуется меньшая напряженность поля Как указывалось в разделе 2 1 уровень собственных шумов телевизионного приемника составляет примерно 5 мкВ при полосе пропускания 6 МГц Полоса пропускания радиовщателыюго УКВ приемника, определяющая уровень шумов, составляет всего 200 кГц, т с в 30 раз меньше, чем у телевизионного приемника В связи с тем, что напряжение собственных шумов пропорционально корню квадратному из полосы пропускания, напряжение собственных шумов на входе радиоприем­ ника УКВ в 5,5 раз меньше, чем у телевизора, т е менее 1 мкВ Соотвеп...твенно можно считать, что и напряженность поля для приема радиопередач може 1 быть в 5,5 раз меньше, чем для приема телевидения Отсюда, при одинаковых напряженностях поля для приема радиовещания требуется менее эффективная антенна, чем для приема телевидения За исключением приведенных соображений антенна для приема радио вещания в диапазоне УКВ ничем не отличается от телевизионной антенны Поэтому для изготовления такой антенны можно пользоваться приведенными выше описаниями телевизионных антенн Необходимо лишь правильно выбрать размеры элементов антенны, для чего берется среднее арифметиче­ ское из размеров каждого элемента телевизионной антенны для второго и третьего телевизионных канлов Это связано с тем, что радиовещание осуществляется как раз в частотном промежутке между полосами частот этих двух каналов В связи с тем, что любая телевизионная антенна рассчитана на прием широкой полосы частот телевизионного канала не менее 6 МГц, а полоса пропускания многих одноканальных телевизионных антенн даже шире, одной антенной можно принимать все радиовещательные станции, работаю- 160
щие в диапазоне УКВ Если же для приема телевидения используется широкополосная антенна, рассчитанная на диапазон, включающий в себя 2-и и 3-й каналы телевидения, эта же самая антенна может служить и для приема радиовещания Достаточно установить разветвительную коробку, один из выходов которой соединить телевизионным кабелем с антенным входом УКВ­ приемника Так же можно поступить при наличии телевизионной антенны коллективного пользования, если она рассчитана на прием 2-го и 3-го телевизионных каналов Использование уже имеющейся телевизионной антенны для приема радиовещания в диапазоне УКВ возможно также и потому, что радиопередатчики этого диапазона территориально совмещены с телецентрами и телевизионными ретрансляторами При отсутствии телевизионной антенны для приема УКВ-ЧМ передач в зоне прямой видимости пригодны разрезной полуволновый вибратор (рис 4 1) и петлевой вибратор (рис 4 2), а в зоне полутени - трехэлементная антенна "Волновой канал" (рис 4 3) или одинарная двухэлементная рамочная антенна (рис 4 5) При пересчете размеров прежними остаются диаметры трубок, расстояния между концами вибраторов в точках подключения фидера и расстояние между шлейфом и фидером для рамочной антенны 9.5. ГДЕ ПРОКОНСУЛЬТИРОВАТЬСЯ ПО АНТЕННЕ По вопросам выбора и изготовления антенны для приема спутниковых программ радиовещания, Си-Би или телевидения, а также по любым другим вопросам радиотехники, телевидения и электроники можно обращаться в Письменную радиотехническую консультацию Центрального радиоклуба имени Э Т Кренкеля Российской Федерации по адресу 123459, Москва, Походный проезд, 23 Радиотехническая консультация, помимо конкретных советов, может рекомендовать также литературу по интересующему заказчика вопросу и выслать ксерокопии соответствующей статьи из журнала или из книги Даются разъяснения работы каскадов, узлов и радиоаппарата в целом, рекомендации по замене радиодеталей, в том числе радиоламп, транзисторов или микросхем, а также электронно-лучевых трубок или кинескопов Сообщаются цоколевки радиоламп, транзисторов, диодов, микросхем, электронно-лучевых трубок, а также их технические параметры или характеристики Даются советы по устранению возникшей неисправности в радиоаппарате Выполняются про­ стейшие радиотехнические расчеты Для получения консультации заказчик должен как можно подробнее изложить свой вопрос Для получения совета по устранению неисправности нужно подробно описать, как эта неисправность проявляется, при каких условиях, что уже предпринималось для ее устранения и чем эти попытки закончились Желательно, также сообщить режимы ламп, транзисторов или интегральных микросхем, при которых неисправность проявляется При неисправности телевизора, необходимо описать искажения на его экране, которые нужно устранить При невозможности фотографирования достаточно нарисовать наиболее характерные части таблицы с замеченными искажениями Радиотехническая консультация располагает принципиальными схемами большинства отечественных радиоприемников, телевизоров, магнитофонов 161
10. АНТЕННЫ СИ= БИ СВЯЗИ В последние годы в нашей стране началось широкое развитие систем гражданской связи, работающих в диапазоне 27 МГц. Они давно функциони­ руют за рубежом. В России внедрению этого вида радиосвязи положило Решение государственной комиссии по радиочастотам СССР (ГКРЧ СССР) 110 выделении радиочастот для разработки и серийного производства радио­ аппаратуры личного пользования, реализуемой через торговую сеть", приня­ тое в 1988 году, и его логическое продолжение - решение ГКРЧ России "О выделении дополнительных полос радиочастот в диапазоне 27 МГц для радиостанций личного пользования", принятое 29 августа 1994 г. Речь идет о радиостанциях личного пользования в диапазоне 27 МГц, который за рубежом называют гражданским диапазоном - Си-Би (Citizen's Band). Сегодня в Российской Федерации гражданская связь становится массовым, наиболее доступным средством обмена сообщениями и информацией между людьми . Быстрое становление гражданской связи объясняется тем, что она с первых шагов опиралась на энтузиастов, многие из которых вышли из радио­ любительскго движения. Именно их силами организованы и действуют в Москве диспетчерские службы, такие, как "Полет-27", ''Служба спасения", "Крик" . Пользователями Си-Би предлагаются различные информационные услуги, в том числе связь через диспетчера с абонентами Московской городской телефонной сети. Фактически сегодняшний пользователь диапазона гражданской радиосвязи располагает многими возможностями, которые раньше были доступны лишь абонентам сотовых радиотелефонных сетей. Для того, чтобы в полной мере пользоваться возможностями граждан­ ского диапазона, необходимо обладать не только хорошей аппаратурой и эффективными антеннами, но и соблюдать правила и самодисциплину поведения в эфире . Одно из главных правил гласит: всегда быть тактичными и не мешать радиосвязи, если в данный момент канал занят другим пользователем. Ведь частотные канальr в диапазоне 27 МГц не закреплены за какими-либо радиосетями или абонентами. Все владельцы радиостанций Си-Би имеют равные права. Самодисциплина особенно необходима в Москве и других крупных городах, где из-за насыщенности эфира средствами персональной связи, а также высокого уровня индустриальных помех часто создается сложная электромагнитная обстановка. В связи с этим возрастает роль контроля за работой в эфире, который ведут службы Госсвязьнадзора. Госсвязьнадзор поддерживает тесные контакты с общественностью и, в первую очередь, с массовой общественной организацией пользователей гражданского диапазона "Ассоциацией-27", которая призвана содействовать развитию и повышению культуры применения радиосредств Си-Бив широких слоях общества . Основным документом, регламентирующим условия пользования диапа­ зоном 27 МГц в России, сегодня является уже упомянутое выше решение 162
Государственной комиссии по радиочастотам при Министерстве связи Россий­ ской Федерации (Протокол 32/2 от 29.08.94 г. Приложение 1). Этот документ предоставляет право использования всех типов радиостанций диапазона 27 МГц как отдельным гражданам, так и юридическим лицам при наличии соответствующего разрешения Главного управления Государственного на­ дзора за связью в Российской Федерации (Главгоссвязьнадзор России). Оформление решений на эксплуатацию указанных радиостанций гражданами и юридическими лицами осуществляется Главгоссвязьнадзором. Практически перед покупкой аппаратуры будущий пользователь должен обратиться в местное управление Главгоссвязьнадзора для получения разрешения на приобретение радиостанции. Частным лицам старше 16 лет разрешения выдаются по месту жительства. С полученным разрешением будущий пользователь может купить радиостанцию в фирме, которая уполномочена на реализацию радиопередающих средств. Для облегчения и ускорения прохождения формального этапа - получения разрешения на работу в эфире - управление Главгоссвязьнадзора в Москве делегировало ряд своих полномочий Общественной организации "Ассоциация- 27", которая помогает всем желающим сделать первые шаги в гражданской связи. 10.1. ГРАЖДАНСКАЯ СВЯЗЬ В ДИАПАЗОНЕ 27 МГц, ЧАСТОТНЫЕ РАДИОКАНАЛЫ И РАДИОСТАНЦИИ С чего следует начать "цивилизованное" освоение Си-Би? Очевидно, прежде всего ознакомиться с техническими требованиями к Си-Би радиостанциям и частотными радиоканалами, выделенными для гражданскоrо диапазона. Перечень характеристик радиостанций диапазона 27 МГц приведен в таблице 10.1. В таблице 10.2 приведены условная нумерация и номинальные значения частотных каналов радиостанций диапазона 27 МГц, а в таблице 10.3 публикуются все частотные радиоканалы международного Си-Би стандарта. В настоящее время на территории России разрешен радиообмен в поддиапа­ зонах С, D. Для удобства читателей их частотные каналы сведены в таблицу 10.4 . Каналам, обозначенным звездочкой, присвоены номера не по порядку, а в национальной нумерации 56, 62, 68, 70. Их среди Си-Би пользователей называют "дырками". Каналы 23, 24 и 25 расположены не на своих порядковых местах, но здесь нет опечатки. Их частоты растут в соответствии с шагом сетки частот. Решением ГКРЧ, при участии "Ассоциации-2711 , в гражданском диапазоне упорядочено использование частотных радиоканалов специального назначе­ ния. Они предназначены для передачи экстренных сообщений. Канал 9 С Международного стандарта (27,065 МГц) является каналом бедствия и безопасности. Он служит для передачи сообщений о пожарах, авариях, несчастных случаях, автомобильных пробках. В этом канале, а также в канале 19 С, в Москве организовано круглосуточное дежурство операторов "Служба спасения". В канале 3 С круглосуточно функционирует служба "Крик" (позывной "Петровка"), в канале 9 D (частота 27,515 МГц) также круглосуточно дежурят операторы службы 163
Таблица 10.I Перечень типовых характеристик радиостанций диапазона 27 МГц Приложение 1 к решению ГКРЧ России от 29 08 94 п/п Наименование параметров Типы радиостанций БЗЕ/СВ Д/СВ 1 Диапазон радиочастот, кГц 26970-27410 27410-27860 2 Класс излучения АЗЕ, FЗЕ, JЗЕ АЗЕ, FЗЕ, JЗЕ 3 Мощность несущей передатчика для класса излу- 10 10 чения FЗЕ, Вт, не более 4 Пиковая мощность передатчика для классов из- 10 10 лучения АЗЕ, JЗЕ, Вт, не более 5 Уровень несущей и боковой полосы передатчика -40 -40 для класса излучения JЗЕ, - дБ, не более 6 Число частотных каналов 1-44 1-40 7 Частотный разнос между соседними каналами, 10 10 кГц 8 Девиация частоты передатчика для класса излуче- 1,8 1,8 ния FЗЕ, кГц 9 Пол оса частот модуляции, Гц 300-2700 300-2700 10 Ширина полосы частот излучения передатчика на уровне -30 дБ, кГц, не более а) для класса излучения FЗЕ 9 9 б) для класса излучения АЗЕ 10,3 10,З в) для класса излучения JЗЕ 4,3 4,3 11 Отклонение частоты передатчика и гетеродина приемника от номинального значения, не более а) для классов излучения АЗЕ и FЗЕ 50х106 50х106 б) для класса излучения JЗЕ 50х10 6 50х106 12 Уровень побочных излучений передатчика, -дБ, не 40 40 более 13 Чувствительность приемника при отношении с/ш 10 10 12 дБ, мкВ, не хуже 14 Избирательность приемника по соседнему каналу, 40 40 -дБ, не менее 15 Избирательность приемника по побочным кана- 40 40 лам приема, -дБ, не менее 16 Интермодуляционная избирательность приемни- 40 40 ка, -дБ, не менее Примечании: 1 Условная нумерация и значения частотных каналов радиостанций приведены в приложении 2 (таблица 1О 2) 2 Допускается разработка радиостанций с мощностью передатчика менее 10 Вт, а также радиостанций с классом излучения только АЗЕ, только JЗЕ, только FЗЕ или с несколькими классами излучений 3 В режиме JЗЕ может использоваться верхняя или нижняя боковая полоса частот 4 В одноканальных радиостанциях может использоваться любая радиочастота соответстнующего диапазона, кроме номинала частоты 27065 кГц 5 В многоканальных радиостанциях типа БЗЕ/СВ обязательно наличие частоты 27065 кГц (канал 9 - бедствия и безопасности) 164
NoNo каналов 1 2 3 56 4 5 6 7 62 8 9 10 11 68 12 13 14 15 70 16 17 18 19 Таблица 10.2 Условиая нумерация и номинальные значения частотных каналов радиостанций диапазона 27 МГц Приложение 2 1< решению ГКРЧ России от 29 08 94 Типы радиостанций NoNo Типы радиостанций БЗЕ/СВ Д/СВ каналов БЗЕ/СВ Д/СВ - 27,415 74 27,195 26,975 27,425 20 27,205 27,655 26,985 27,435 21 27,215 27,665 26,995 22 27,225 27,675 27,005 27,455 23 27,255 27,705 27,015 1 27,465 24 27,235 27,685 27,025 27,475 25 27,245 27,695 27,035 27,485 26 27,265 27,715 27,045 27 27,275 27,725 27,055 27,505 28 27,285 27,735 27,065 27,515 29 1 27,295 27,745 27,075 27,525 30 27,305 27,755 27,085 27,535 31 27,315 27, 765 27,095 32 27,325 27,775 27,105 27,555 33 27,335 27,785 27,115 27,565 34 27,345 27,795 27,125 27,575 35 27,355 27,805 27 ,135 27,585 36 27,365 27,815 27,145 37 27,375 27,825 27,155 27,605 38 27,385 27,835 27,165 27,615 39 27,395 27,845 27,175 27,625 40 27,405 27,855 27,185 27,635 Примечания: 1 Частотные каналы с 1 по 40 - соответствуют международной нумерации, а каналы 56, 62, 68, 70, 74 - национальной нумерации 2 Канал 9 (27065 кГц) станций БЗЕ/СВ является каналом бедствия и безопасности 3 Канал 19 (27185 кГц ) станций БЗЕ/СВ рекомендуется использовать в качестве информационного канала для автомобилистов "Полет-27" Они всегда готовы помочь пользоватею отыскать в эфире нужного :корреспондента, дать справку, консультацию В этом канале активисты "Ассоциация-27" еженедельно обсуждают различные вопросы Си-Би радио­ связи, дают технические консультации, передаются последние новости в мире Си-Би Аналогичные диспетчерские службы организованы в Зеленограде, Клину, Твери, Можайске, Дубне, Рязани, Ступино, Коломне, Торжке, С -Петербурге, Нижнем Новгороде, Саратове, Тольятти, Краснодаре, Туле и многих других городах России На конец 1997 г число городов, в которых функционировали диспетчерские службы, превышало 50 и число их растет с каждым днем Для информации корреспондента об условиях приема его сигналов и о качестве самих сигналов во время телефонной радиосвязи передается комби- 165
Таблица 10.З Частоты каналов международного стандарта ( в МГц) А в с о Е 1 26,065 26,515 26,965 27,415 27,865 2 26,075 26,525 26,975 27,425 27,875 3 26,085 26,535 26,985 27,435 27,885 4 26,105 26,555 27,005 27,455 27,905 5 26,115 26,565 27,015 27,465 27,915 6 26,125 26,575 27,025 27,475 27,925 7 26,135 26,585 27,035 27,485 27,935 8 26,155 26,605 27,055 27,505 27,955 9 26, 165 26,615 27,065 27,515 27,965 10 26,175 26,625 27,075 27,525 27,975 11 2,185 26,635 27,085 27,535 27,985 12 26,205 26,655 27,105 27,555 28,005 13 26,215 26,665 27, 115 27,565 28,015 14 26,225 26,675 27,125 27,575 28 ,025 15 26 ,235 26,685 27,135 27,585 28,035 16 26,255 26,705 27,155 27,605 28,055 17 26,265 26,715 27,165 27,615 28,065 18 26 ,275 26,725 27,175 27,625 28,075 19 26,285 26,735 27,185 27,635 28,085 20 26,305 26,755 27,205 27,655 28, 105 21 26 ,315 26,765 27,215 27,665 28, 115 22 26,325 26,775 27,225 27,675 28,125 23 26,355 26,805 27,255 27,705 28,155 24 26,335 26,785 27,235 27,685 28,135 25 26,345 26,795 27,245 27,695 28,145 26 26,365 26 ,815 27,265 27,715 28,165 27 26,375 26,825 27,275 27,725 28,175 28 26,385 26,835 27,285 27,735 28,185 29 26,395 26,845 27,295 27,745 28,195 30 26,405 26,855 27,305 27,755 28 ,205 31 26,415 26,865 2,315 27,765 28 ,215 32 26,425 26,875 27,325 27,775 28,225 33 26,435 26,885 27,335 27,785 28,235 34 26 ,445 26 ,895 27,345 27,795 28 ,245 35 26,455 26,905 27,355 27,805 28,255 36 26 ,465 26,915 27,365 27,815 28,265 37 26,475 26,925 27,375 27,825 28,275 38 26,48? 26,935 27,385 27,835 28,28 5 39 26,495 26,945 . 27,395 27,845 28,295 40 26 ,505 26,955 27,405 27,855 28,305 нация из трех символов (RSM), оценивающая разбираемостъ сиrнала (R - англ . readability) по пятибалъной шк але, силу сигналов (S - англ. strength) по девятибальной шкале и качество модуляции ( М - англ. modulatioп) по пятиб алъной шкале. 166
Таблица 10.4 Условная нумерация каналов и их частоты по Российскому стандарту (в МГц) Канал с о Канал с о 1 26,960 27,410 • 27.190 27,640 2 26,970 27,420 20 27,200 27,650 3 26,980 27,430 21 27,210 27,660 • 26,990 27,440 22 27,220 27,670 4 27,000 27,450 24 27,230 27,680 5 27,010 27,460 25 27,240 27,690 6 27,020 27,470 23 27,250 27,700 7 27,030 27,480 26 27,260 27,710 • 27,040 27,490 27 27,270 27,720 8 27,050 27,500 28 27,280 27,730 9 27,060 27,510 29 27,290 27,740 10 27,070 27,520 30 27,300 27,750 11 27,080 27,530 31 27,310 27,760 • 17,090 27,540 32 27,320 27,770 12 27,100 27,550 33 27,330 27,780 13 27,110 27,560 34 27,340 27,790 14 27,120 27,570 35 27,350 27,800 15 27,130 27,580 36 27,360 27,810 • 27,140 27,590 37 27,370 27,820 16 27,150 27,600 38 27,380 27,830 17 27,160 27,610 39 27,390 27,840 18 27,170 27,620 40 27,400 27,850 19 27,180 27,630 Шкала R. l - Неразборчиво, прием невозможен; 2 - Едва разборчивы отдельные слова, прием практически невозможен; 3 - Разборчиво с большим трудом (30 - 50 %); 4 - Достаточно разборчиво (50 - 80 %); 5 - Совершенно разборчиво ( 100 %). Шкала S. 1 - Едва слышно, прием невозможен; 2 - Очень слабые сигналы, прием практически невозможен; 3 - Очень слабые сигналы, прием с большим напряжением; 4 - Слабые сигналы, прием с небольшим напряжением; 5 - Удовлетворительные сигналы, прием почти без напряжения; 6 - Хорошие сигналы, прием без напряжения; 7 - Умеренно громкие сигналы; 8 - Громкие сигналы; 9 - Очень громкие сигналы. Шкала М. 1 - Очень большие искажения, прием невозможен; 2 - Большие искажения, прием с большим трудом; 3 - Заметные искажения; 4 - Небольшие искажения; 5 - Искажения отсутствуют В большинстве случаев пользователи Си-Би аппаратуры, как правило, дают цифровую оценку только по шкале S, остальное словами. В большинстве случаев пользователи Си-Би аппаратуры, как правило, дают цифровую оценку только по шкале S, остальное - словами. 167
10.2. ДАЛЬНОСТЬ РАДИОСВЯЗИ Можно указать целый комплекс факторов, влияющих на дальность и надежность связи в Си-Би диапазоне. В первую очередь дальность связи, как и в телевидении, определяется максимальным расстоянием прямой видимости (рис. 10 . 1), которое зависи-... 40-60 км 17-25 км 1.5 -4 км Рис. 10.1 . К вопросу о дальности радиосвязи от высоты расположения передающей и приемной антенн над поверхностью Земли: D = 3, 57(v'Н + v1h), где D - максимальная дальность прямой видимости, км; Н - высота передающей антенны, м; h - высота приемной антенны, м. В связи с тем, что длина волны в Си-Би диапазоне почти вдвое больше, чем в длинноволновом участке телевизионного диапазона, заметнее 168
сказываются явления дифракции и тропосферной рефракции, благодаря чему зона радиовидимости простирается несколько дальше: D=4,ll(JН+Vh). Так, при установке передающей антенны на крыше 9-этажного дома (Н = 30 м), а приемной антенны - на даче (h = 10 м) дальность связи оказывается равной 35,5 км. Вторым по важности фактором, определяющим дальность связи, является выбор антенны, которая характеризуется своей эффективностью - шириной главного лепестка диаграммы направленности или коэффициентом усиления, а также тем, насколько этот лепесток прижат к линии горизонта в вертикальной плоскости. Следует отметить. что многообещающие характе­ ристики некоторых антенн не реализуются сами по себе. Владельцу радиостанции следует соблюсти целый ряд требований (именно этот набор "ноу-хау" отличает специалиста от начинающего), специфичных для конкретных типов антенн. К ним относятся надежное заземление, максима­ льная высота установки автомобильных антенн, выбор материала и длины мачты, согласование и симметрирование антенны и др. Поскольку высота мачты, несущей антенну вашей радиостанции, ограничена реалиями окружающей действительности, выбор антенны зачастую приобретает решающее значение. Значительное влияние на дальность связи оказывает мощность пере­ датчика. Максимальная разрешенная мощность передатчика в Си-Би диапазоне составляет 10 Вт. Такое ограничение объясняется опасностью взаимных помех между радиостанциями, а также созданием помех телевидению и радиовещанию из-за внеполосных излучений радиопередат­ чиков. Начинающие Си-Би пользователи иногда думают: если при мощности передатчика 4 Вт они связались на расстоянии 20 км, то при мощности 100 Вт гарантируется связь на расстоянии 100 км. Это - заблуждение! Если в зоне радиовидимости увеличение расстояния в 2 раза приводит к уменьшению уровня сигнала в 4 раза, то за границей этой зоны затухание сигнала возрастает значительно сильнее. Более подробно этот вопрос рассмотрен в разделе 1.3 настоящей книги. Трудно переоценить влияние на дальность связи марки кабеля, которым радиостанция соединяется с антенной. Основным фактором здесь является удельное затухание, которое для разных марок кабеля различно. Опытные радиолюбители предпочитают кабель с наименьшим удельным затуханием, что особенно важно при его длине в десятки метров. Аппаратура Си-Би обычно выпускается для работы на кабель с волновым сопротивлением 50 Ом. Для 50-омных кабелей со сплошной полиэтиленовой изоляцией удельное затухание на частоте 27 МГц можно оценить с помощью табл. 10.5 . Таблица 10.J Удельное затуха11ие кабеля 11а частоте 27 МГц Диаметр изоляции D, мм 5 10 20 30 Затуха11ие, дБ/м 0,03-{),05 0,015-{),03 O,OJ-{),02 0,007-{),0] 5 169
При покупке кабеля для радиостанции часто не известна его марка, однако, приведенная таблица позволяет оценить его удельное затухание, а волновое сопротивление можно определить, разделив диаметр внутренней изоляции на диаметр центральной жилы так, как рекомендуется в разделе 2.2 . Наконец, дальность связи зависит от вида используемой модуляции. Обычный модулированный сигнал содержит несущую частоту и две боковые полосы. Несущая частота не несет никакой информации о передаваемом сообщении, которая распределена поровну между двумя боковыми полоса­ ми. Поэтому излучаемая передатчиком мощность бесполезно тратится на излучение несущей частоты, а наличие двух боковых полос соответствует избыточности информации. Если в передатчике подавить несущую частоту и одну боковую полосу, в другой можно сосредоточить всю разрешенную мощность. Кроме того, для приема одной боковой полосы частот можно вдвое сузить полосу пропускания приемника, что сопровождается уменьше­ нием уровня его собственных шумов и улучшением чувствительности. При однополосной модуляции (SSB) эффективная излучаемая мощность возра­ стает на 9 дБ, т. е. в 8 раз. Таким образом, однополосный передатчик мощностью 4 Вт эквивалентен двухполосному с несущей мощностью 32 Вт. Дальность уверенной связи при работе SSB возрастает на 50--75 о/о. Кроме упомянутых факторов нельзя недооценивать значение согласова­ ния антенны с фидером и фидера с радиостанцией. При идеальном согласовании вся энергия передатчика передается фидером в антенну и вся принятая антенной энергия сигнала передается фидером на вход приемника. Для согласования волновое сопротивление фидера должно быть равно входным сопротивлениям антенны и радиостанции. При рассогласовании часть энергии передатчика отражается от фидера, а та часть, которая поступает в фидер, отражается от антенны. В режиме приема часть энергии сигнала, принятого антенной, отражается от фидера, а та часть, которая поступает в фидер, отражается от р~ 1.иостанции. В фидере помимо прямой волны возникает отраженная, вместо "бегущей волны" возникает "стоячая волна11 • Степень рассогласования количественно характеризуется либо коэффициентом стоячей волны КСВ, либо коэффициентом бегущей волны КБВ, произведение которых равно единице. Чем лучше согласование, тем меньше КСВ и больше КБВ. Признаком идеального согласования является равенство КСВ=КБВ= 1, хотя при КСВ< 1,5 дополнительные потери оказываются достаточно малы. Приведенные выше рекомендации и оценки факторов, влияющих на дальность связи относятся к связи поверхностной волной, распространение которой слабо зависит от времени суток, года и состояния солнечной активности. По нашим наблюдениям достаточно уверенная связь поверх­ ностной волной в Си-Би диапазоне даже при благоприятных условиях ограничивается расстоянием в 75 км. Для увеличения дальности следует использовать высокорасположенные узконаправленные антенны, однопо­ лосную модуляцию, фидер минимальной длины из кабеля с малым удельным затуханием. На дальность распространения радиоволн Си-Би диапазона влияет также явление тропосферной рефракции (преломления). Показатель преломления тропосферы обычно убывает с высотой, что приводит к некоторому 170
искривлению радиолуча. При этом он отклоняется к земле, огибая ее выпуклость, что ведет к увеличению дальности связи. Предельная дальность связи Си-Би станций, соответствующих требованиям стандартов, даже с учетом рефракции, не может превышать 250 км. Поэтому, если Вы принимаете сигнал более удаленной станции, можете быть уверены, что он достиг вашего приемника, отразившись от ионосферы. Этот эффект называют ионосферным отражением, или "дальним прохождением радио­ волн", а на сленге радиолюбителей "проходом". Отражение зависит от степени ионизации слоев ионосферы, поэтому сильно меняется с периодами солнечной активности (!!-летний цикл), временами года и временем суток. Главное свойство отражения в Си-Би диапазоне - непредсказуемость дальней связи. Летом активность дальнего прохождения выше, чем зимой. По утрам более вероятно услышать дальние станции с восточных направ­ лений, а вечером - с западных, хотя нередки и исключения. В периоды активного солнца дальние станции могут быть слышны в течение целых суток. Дальность связи при этом может быть от нескольких сотен до нескольких тысяч км, а сигналы дальних станций могут быть очень сильными. К сожалению, в периоды "прохождения" сильно затрудняются ближние связи поверхностной волной, т. к. сигналы местных станций тонут в грохоте эфира и сигналах от дальних станций. Именно это обстоятельство послужило в пользу Российского стандарта в момент принятия самого первого постановления ГКРЧ, легализовавшего радиосвязь на частотах диапазона 27 МГц. Смещение российских каналов относительно междуна­ родных позволило на некоторое время защитить россиян от прохождения радиосигналов из насыщенной Си-Би электроникой Западной Европы. За прошедшие годы разногласия между приверженцами стандартов постепенно сокращались за счет активного насыщения аппаратурой территорий бывшего СССР, в том числе Урала, Западной Сибири, Дальнего Востока. Вполне вероятно, что в результате роста популярности Си-Би диапазона пользователи российского стандарта окажутся столь же уязвимы, как их западные коллеги. В июне-июле 1995 г. в ходе эксперимента, в котором состоялось около 10 тысяч радиоконтактов, выяснилось, что использование российского стандарта (по крайней мере в канале 27) предпочтительнее. 10.3. БАЗОВЫЕ АНТЕННЫ Среди радиолюбителей известен афоризм: "Лучший усилитель - хорошая антенна", и это справедливо. Антенна в отличие от усилителя мощности передатчика обеспечивает выигрыш как при передаче, так и при приеме. Нет смысла увеличивать мощность передатчика, если из-за малоэффективной антенны ответ корреспондента не будет услышан. От диаграммы направленности антенны зависит как уровень сигнала, так и уровень помех. поступающих на входе приемника. Все существующие антенны можно разделить на две группы: ненаправленные антенны, обладающие круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, и направленные антенны, имеющие более или менее узкую диаграмму направленности в определенном направлении. В зависимости от назначения базовая антенна может относиться к первоУ.. ~.ли второй группе. 171
Если она предназначена для связи с разными корреспондентами или с подвижными объектами, требуется ненаправленная антенна. Если же назначение антенны состоит в осуществлении связи с постоянным непод­ вижным объектом (например, связь между домом и дачным участком), используется узконаправленная антенна. Такие антенны обладают про­ странственной избирательностью. В режиме передачи узконаправленная антенна концентрирует излучаемую энергию в определенном направлении, а в режиме приема избавляет приемник от поступления помех с других направлений. 10.3.1. Антенны с круговой диаграммой направленности В Си-Би диапазоне наибольшее распространение получили антенны с вертикальной поляризацией. Это связано с тем, что Си-Би радиостанции широко используются для связи с подвижными объектами, а на автомобиле весьма сложно разместить эффективную антенну горизонтальной поляри­ зации. По той же причине в качестве базовых выбираются антенны с круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости, одина­ ково хорошо работающие в любом направлении. Наиболее широкое применение в этой группе получили антенны типа "Ground Plane" или сокращенно - "GP", показанные на рис. 10.2. Антенна uпырь / / 45о ·1аземленная __, -' мачта ~- -1 - 11 1 uпырь 11золятор .// проruвовес кабель ---- -~ схема соединения Рис. 10.2. Конструкция антенны GP имеет штыревую конструкцию, удобную для размещения как на крыше здания, так и на автомобиле. Она проста и, в то же время, достаточно эффективна. Длина штырей (Л/4) для работы в диапазоне 27 МГц зависит от диаметра трубок и указана в табл. 1о~. Таблица 10.\ Дл1111а 3лемевтов антенны GP Диаметр тРубок, мм 2 6 20 40 Длина штырей 1, мм 2690 :26'70 2650 2620 172
Для нормальной работы антенны она снабжается тремя противовесами, которые можно выполнить из трубки или антенного канатика. Длина противовесов выбирается равной, или на 2,5 °/о больше Л/4. Для Си-Би диапазона можно принять ее равной 275 см. Входное сопротивление антенны зависит от угла между противовесами и мачтой: чем меньше этот угол (противовесы прижаты к мачте), тем больше сопротивление. Для получения входного сопротивления 50 Ом угол выбирается равным 30-45 градусов. Диаграмма направленности в вертикальной плоскости имеет максимум под углом 30 градусов к горизонту. Усиление антенны примерно равно усилению вертикального полуволнового диполя. Наилучшая работа обеспечивается при высоте мачты около 6 м. Эта антенна наиболее широкополосна из всех вариантов GP. Если после установки минимум КСВ антенны оказывается несколько выше или ниже частоты 20 канала сетки С, длину штыря необходимо соответственно увеличить или уменьшить. После настройки антенны в резонанс минимума КСВ на средней частоте добиваются изменением угла установки противо­ весов. Недостатком данной конструкции является отсутствие соединения штыря с мачтой, что требует дополнительных мер по грозозащите и защите от статического электричества. Наиболее простым способом защиты является использование короткозамкнутого шлейфа из кабеля длиной Л/4, подключен­ ного к фидеру с помощью трой­ ника. Шлейф обеспечивает со­ единение центральной жилы фи­ дера с заземленной оплеткой по постоянному току и не влияет на согласование антенны. Схема подключения шлейфа приведена на рис. 10.3 . Длина шлейфа рассчитывает­ ся с учетом коэффициента уко­ рочения используемого кабеля и составляет около 2 м. На рис. 10.4 приведена кон­ струкция полуволновой антенны GP длиной Л/2. По сравнению с вышеописанной антенной она х аJПСнне х станции )J4 Рис. 10.3 . Включение короткозамкнутого шлейфа имеет вдвое большую длину штыря, что предъявляет повышенные требования к обеспечению ветровой прочности конструкции. Антенна не нуждается в противовесах, роль которых выполняет мачта, а ее диаграмма направленности в вертикальной плоскости сильнее прижата к горизонту, что улучшает условия радиообмена с удаленными корреспондентами. Посколь­ ку антенна имеет высокое входное сопротивление, кабель подключается к ней через согласующий высокочастотный трансформатор. Основание штыря соединяется с заземленной мачтой через согласующий трансформатор, что автоматически решает проблемы грозозащиты и статики. Усиление антенны по сравнению с полуволновым диполем составляет около 4 дБ. 173
nпырь изолятор зазсмлси11ая мачта Л/2 -- изолятор и ВЧ трансформатор кабель Рис. 10.4 . Полуволновая антенна / // штырь 518 Л (630 • 650 см) Наиболее эффективной для дальних связей является GP дли­ ной 5/8).. Ее конструкция пока­ зана на рис. 10.5 . Она несколько длиннее полуволновой антенны, а кабель фидера подключается к согласующей индуктивности, расположенной в основании ви­ братора. Этот тип антенны тре­ бует использования не менее трех противовесов длиной (О, 1--Q,2))., расположенных в горизонталь­ ной плоскости . Антенны этого типа узкополоснее полуволно­ вых, в связи с чем они требуют более тщательной настройки. Настройку на средней частоте обеспечивают как изменением длины штыря, так и регулиров­ кой величины согласующей ин­ дуктивносги. Нужное входное сопротивление достигается вы- нз отпор .... ......._ трансформатор ~~...--- проnmовсс заземленная мачта ~ 1 127см Рис. 10.5. Антенна GP длиной 5/8 ). хоиструхция трансформатора бором точки подключения кабеля к согласующей катушке. Усиление этой антенны составляет 5-6 дБ, максимум диаграммы направленности распо­ ложен под углом 15 градусов к горизонту. Штырь этой конструкции также заземлен на мачту через согласующую катушку. Примерные данные согласующей катушки для волнового сопротивления кабеля 50 Ом: диаметр 174
IСщ:..каса - 18 мм, диаметр провода - 1,5 мм, число витков - 22, шаг намотки - ..< .,5 1м, отвод - от 9-го витка, считая от заземленного конца катушки. Установка антенны на крыше может сильно влиять на ее характеристики. Общими рекомендациями являются следующие: основание антенны желательно располагать не ниже 3 м от плоскости крыши; вблизи от антенны не должно быть металлических предметов и конструкций (например телевизионных антенн, проводов и т. п.); устанавливать антенну желательно как можно выше; для нормальной работы станции ближайшая базовая Си-Би антенна не должна быть расположена ближе 200 м. Эффективность работы антенны на передачу тем выше, чем меньше омические потери в ее элементах. Поэтому наилучшим материалом для элементов антенн являются медные трубки, однако приемлемым компро­ миссом можно считать применение алюминиевых (дюралевых) трубок (из-за высокого удельного веса и низкой прочности меди). При необходимости расширения полосы частот диаметр трубок увели­ чивают, или используют трубки с ребристой наружной поверхностью. Поскольку ток, протекающий по штырю антенны, уменьшается к ее верхнему концу, диаметр верхней части штыря можно уменьшить без ухудшения ее параметров. Одним из наиболее простых средств расширения полосы частот длинных штыревых ан­ тенн является применение втулки с четы­ рьмя усами длиной около 100 мм и диаметром 4-5 мм, закрепляемой в верх­ ней части штыря (рис. 10.6). При этом резонансная частота антенны понижается и длину штыря придется несколько уме­ ньшить. При работе антенны на передачу по ней протекают довольно большие токи, поэтому необходимо обеспечить очень хорошее соединение всех элемен­ тов между собой и позаботиться об их защите от коррозии. Рис. 10.6. Расширитель полосы антенны В настоящее время в продаже имеются Си-Би антенны заводского изготовления (рис. 10.7) как отечественные, так и импортные, легкие, изящно выполненные. Как свидетельствует опыт их эксплуатации, в соединениях элементов, которые осуществляются самонарезающими шурупами, под действием ветра достаточно быстро теряется электрический контакт. Более надежной является конструкция штырей со стяжными хомутами. Практи­ чески все варианты промышленных антенн требуют дополнительной герметизации, предотвращающей попадание воды внутрь трубок, на согласующие трансформаторы, катушки и заделку кабеля, что приводит к необратимым последствиям. Если на крыше Вашего дома есть достаточно высокая лифтовая будка, телевизионная антенна или пристройка высотой больше 5 метров, то антенну GP можно установить, используя капроновый трос-растяжку (рис. 10.8) без мачты. Кроме капронового шнура и кабеля РК-50 потребуется еще 175
2 3 4 ll Il Рис. 10.7. Конструкции серийных базовых антенн: 1 - ) ./4; 2, 3 - Л/2; 4 - 5/8Л 2,7м ~ капрон ~ Рис. 10.8. Антенна GP без мачты 4 изолятора любого типа. Конец кабеля длиной 2, 7 м освобождается от внешней изоляции и оплетки, оплетка расплетается и скручивается в 4 примерно одинаковые "косички". К ним присоединЯются противовесы. Противовесы можно сделать из любого медного (в крайнем случае даже 176
алюминиевого) провода, который прикручивается (или припаивается) к "косичкам". Длина противовесов должна быть 2,7 м. На концах противо­ весов закрепляются изоляторы, которые прикрепляются к проволочным или капроновым оттяжкам. Конец освобожденного от оплетки участка кабеля за полиэтиленовый изолятор прикрепляется к капроновому шнуру так, чтобы он не оторвался порывами ветра. Противовесы разводятся в стороны равномерно по кругу, оттяжки закрепляются на крыше (например, привязываются к кирпичам). Постарайтесь длину оттяжек подобрать так, чтобы между проводом противовеса и вертикалью был угол около 45°. Места соединений и место выхода кабеля из оплетки тщательно гермети­ зируют пластилином, чтобы под оплетку не попала вода. Эта антенна по своим характеристикам полностью соответствует классической антенне GP длиной Л/4. Такую антенну очень удобно Рис. 10.9 . Деревянный изолятор устанавливать в полевых условиях между двумя деревьями, нужно только заранее заготовить кабель и противовесы с оттяжками, а в качестве изоляторов на концах противовесов сгодятся даже короткие сухие палочки (см. рис. 10.9), т. к. на частоте 27 МГц это неплохой изолятор. 10.3.2. Направленные антенны Выше были рассмотрены наиболее распространенные виды антенн с круговой диаграммой направленности. Эти антенны не позволяют получить большого усиления, а из-за круговой диаграммы все они относятся к классу относительно "шумных" антенн, поскольку они одинаково воспринимают шумы и помехи с любого направления. Для обеспечения связи между двумя неподвижными станциями, расстоя­ ние между которыми превышает "дальнобойность" антенн типа GP, с успехом используют направленные антенны "Волновой канал" (рис. 10.10). Эти антенны концентрируют максимум излучения в нужном направлении, обеспечивая выигрыш как при передаче, так и при приеме. Существенную роль при установлении устойчивой радиосвязи играет поляризация излучаемого сигнала. Известно, что при дальнем распростра­ нении поверхностная волна испытывает заметно меньшее затухание при использовании горизонтальной поляризации. Именно поэтому горизонта­ льная поляризация используется в телевидении. Применение антенн с горизонтальной поляризацией оправдано и в условиях Си-Би связи. Описанные далее антенны при горизонтальном расположении вибратора 177
1 2 1 1 l .!__J 1 1 Рис. 10.10. Антенны типа ''Волновой канал": 1- 4-элементная; 2 - 3-элемеmная 1 =О,95Л/2 / изолятор кабель 50 нлн 75 Ом Рис. 10.11 . Полуволновый вибратор имеют горизонтальную поляризацию . Прием же ими сигналов радио­ станций с вертихалъной поляризацией будет сопровождаться заметным ослаблением. Самой простой из направленных антенн бесспорно считается полувол­ новый вибратор (рис. 10.11). Эта антенна используется при приеме телевидения и подробно рассмотрена в разделах 3.2, 4.2 . Коэффициент усиления антенны принимается за единицу измерения, так как коэффициенты усиления других антенн определяются относительно полуволнового вибра­ тора. Диаграмма направленности антенны имеет вид восьмерки в горизонта­ льной плосхости и круга в вертикальной. Подключение к вибратору может быть выполнено кабелем с волновым сопротивлением 75 Ом. Возникающая 178
при этом асимметрия, искажающая диаграмму направленности, проще всего устраняется с помощью ферритового кольца большого диаметра, на которое наматывается 2-4 витка используемого кабеля. Кольцо желательно располагать как можно ближе к антенне, а кабель - перпендикулярно вибратору на длине не менее 3 м от антенны. Для Си-Би диапазона длина вибратора должна быть 5,22-5,25 м. Эта антенна обычно не требует настройки. При подключении к такой антенне 50-омного кабеля (или подключении 75-омного кабеля к радиостанции) обеспечивается КСВ = 1,5, что вполне приемлемо. Удлиняя полуволновый вибратор, получают конструкцию, получившую название "Длинный провод" (рис. 10.12), обладающую существенно Рис. 10.12 . Антенна "Длинный провод" большим усилением. На практике наиболее распространены антенны длиной Л или 2Л, поскольку размещение более длинных антенн на современных дачных участках и на крышах городских зданий затрудните­ льно. С учетом влияния краевых емкостей, полная длина вибратора составляет для Л - 10,8 м, для 2Л - 21,8 м. Для антенны длиной Л максимум излучения ориентирован под углом 50° к направлению провода, а усиление по сравнению с полуволновым вибратором составляет 0,5 дБ. Для антенны длиной 2Л эти параметры составляют - 30° и 1,5 дБ соответственно. Сопротивление излучения антенн "Длинный провод" при высоте подвеса более 5 м над землей составляет 80 Ом для Л и 105 Ом для 2Л. Для согласования их с 50-омным кабелем удобно использовать четвертьволно­ вый трансформатор с волновым сопротивлением 75 Ом, т. е. включить между фидером и антенной 2-метровый отрезок телевизионного кабеля необходимой толщины, не менее толщины 50-омного фидера (рис. 10.13). 2м ,~--J---]к";""' Кабель 50 Ом Кабель 50 или 75 Ом Рис. 10.13. Согласующий трансформатор На рис. 10.14 показана несимметричная, а на рис. 10.15 - симметричная антенна. Для предотвращения затекания тока на внешнюю поверхность кабеля (что искажает диаграмму направленности антенны) желательно 179
намотать 2-4 витка кабеля на ферритовое кольцо большого диаметра вблизи точки присоединения к антенне. 2_. 7 _ ~- -+----1_О..:....,8_м_(2_1_..;.,8_м_) ___ 10.8 м (21,8м) кабель 75 Ом 2м кабель 75 Ом Рис. 1О 14. Несимметричная антенна Рис. 10 15. Симметричная антенна Объединив описанные выше антенны таким образом, чтобы их диаграммы суммировались, получают антенну типа V (рис . 10.16). Угол раскрыва ct зависит от длины проводов. В частности, при длинах l и 2l величина сх составляет 100° и 70°, а усиление - 3,5 дБ и 4,5 дБ соответственно. Данная конструкция одинаково излучает в двух направлениях: вперед и направления излучения Рис. 10.16. Антенна типа V назад. Входное сопротивление настроенных в резонанс антенн типа V составляет около 100 Ом при длине l и 120 Ом при длине 2l (высота подвеса также влияет на сопротивление). Согласование антенн с 50-омным кабелем может быть выполнено с помощью трансформатора, показанного нарис.10.13. При соединении вместе двух антенн типа V таким образом, чтобы их диаграммы суммировались, получают Ромбическую антенну (рис. 10.17). Направленность этой антенны выражена существенно сильнее. При под- 180
а Рис 10 17. Ромбическая антенна ключении к вершине ромба, противоположной точкам питания, нагрузоч­ ного сопротивления величиной Rн и мощностью, равной половине мощности передатчика, достигается подавление заднего лепестка диаграм­ мы направленности на 15-20 дБ. Направление главного лепестка диаграммы направленности в горизонтальной плоскости совпадает с диагональю а. В вертикальной плоскости главный лепесток ориентирован горизонтально Размеры ромбических антенн сведены в табл. 101, обозначения соответ­ ствуют рис. 10.17. Таблица 10 'r Размеры ромбических а11тенн Размер l,м G,дБ Rн, Ом " fJ а,м Ь,м ;. 10,8 5,2 300 110° 70° 12,3 18 2). 21,8 8,0 500 76° 104° 34,3 27 Согласование приведенных ромбических антенн с 50-омным кабелем удобно осуществляется с помощью четвертьволнового трансформатора, выполняемого из двух двухметровых отрезков кабеля (рис. 10.13). Оплетки кабелей, входящих в трансформатор, соединены между собой и больше никуда не подключаются. Поскольку трансформатор в этом случае выполнен симметричной линией, симметрирующий трансформатор на ферритовом кольце при этом можно разместить на 50-омном кабеле фидера вблизи трансформатора. Для согласования антенны длиной Л или 2Л в трансформаторе используются отрезки 50-омного или 75-омного кабеля соответственно. Одной из лучших направленных антенн является антенна типа "Двойной квадрат". Как все "проволочные" антенны, она достаточно проста в изготовлении своими силами и не требует дорогостоящих материалов. Антенны типа "Двойной квадрат" обладают следующими характеристика­ ми. Коэффициент усиления по отношению к антенне типа GP длиной 5/8Л - 8-9 дБ. Полоса частот (по уровню КСВ = 1,6) - от 26,600 до 27 ,900 МГц 181
Поляризация - вертикальная . Подавление заднего лепестка диаграммы направленности - не менее 20 дБ. Сравнение характеристик антенны GP 5/8).. и описываемой антенны проводилось при связи между Москвой (Ясенево) и Наро-Фоминском, т. е. при малых углах излучения по отношению к горизонту, что наиболее важно для проведения дальних связей поверхностной волной. Конструкция антенны показана на рис. 10.18. кабель шлейф мачта Рис. 10.18. Антенна "Двойной квадрат" на металлической раме Траверса длиной 220 см изготовлена из двух стальных труб диаметром 30 и 24 мм с толщиной стенок 3 мм. Одна труба вдвигается в другую для удобства транспортировки. В собранном виде трубы траверсы скрепляются сквозными болтами . На концах траверсы приварены крестовины из отрезков двухдюймовой трубы. Для крепления к мачте в середине траверсы приваривается стальной стакан диаметром 60 и длиной 250 мм. Распорки антенны (8 шт.) длиной 1900 мм выполняют из круглых палок орешника . На концы распорок туго насажены отрезки пластмассовой трубки длиной 100 мм с отверстиями на концах, через которые пропускается антенный канатик. Сами распорки закреIШяются в крестовинах с помощью зажимных винтов . Рекомендуется канатик, изготовленный из оплетки кабеля, диаметром около 3 мм . Общая длина канатика вибратора (включая шлейф) - 11 м 2 см . Общая длина канатика рефлектора (включая шлейф) - 11 м 30 см. Целесообразно предусмотреть некоторый запас длины канатика, который можно будет удалить после настройки антенны. Кабель питания с волновым сопротивлением 50 Ом подключается х 182
середине боковой стороны вибратора. Расстояние между точками подклю­ чания центральной жилы и оплетки кабеля - 70 мм. Конструктивно узел питания вибратора выполняется в виде пластмассовой коробочки, запол­ ненной герметиком для защиты места заделки кабеля от осадков. От вибратора кабель идет горизонтально до крестовины, затем вдоль траверсы до мачты и, далее, вдоль мачты вниз. Настроечные шлейфы имеют длины: у вибратора - 100 мм, у рефлектора - 500 мм. Перемычки при настройке присоединялись накруткой, а после окончания настройки пропаивались. Настройку начинают с вибратора. Регулируя длину шлейфа, добиваются минимума КСВ на средней частоте диапазона. Длину шлейфа рефлектора настраивают, добиваясь максимального усиления антенны. Для этого любой генератор с излучателем располагают как можно дальше перед антенной (не ближе 20 м), антенну кабелем подключают к приемнику со стрелочным S-метром и добиваются макси­ мума показаний. Есть положительный опыт построения антенн этого типа на основе несущей конструкции, выполненной целиком из дерева. Это существенно снижает ее вес, что облегчает подъем на мачту, кроме того, более легкую антенну проще сделать вращающейся. При изготовлении конструкции из дерева следует принять меры для защиты ее от атмосферных воздействий. Несущую траверсу и крестовины рекомендуется промазать олифой или лаком для паркета. Некоторые радиолюбители обматывают всю деревянную конструкцию бинтом, про­ питанным нитролаком или нитрокраской. Это несколько утяжеляет конструкцию, но делает ее более долговечной. Возможно также окрасить конструкцию 2-3 слоями финского лака "Pinotex", что позволяет использо­ вать обычные сосновые рейки. Данная антенна обладает большой парусностью, поэтому все винтовые соединения следует выполнять с использованием шайб Гровера. Естествен­ но, все резьбовые соединения целесообразно защитить от коррозии оконной замазкой или пластилином. Конструкция антенны показана на рис. 10.19, а на рис. 10.20 - конструкция узлов крепления траверсы к мачте и к опорам. --------рефлектор ~ _-основание рефлектора /~~-::1~2f:==::;~'-------несущая траверса !'.---~~---- ---вибратор ~--~~-Н,/ _осиован11е вибратора ---- -- Рис. 1 0.19. Антенна "Двойной квадрат" на деревянной раме 183
вертикальная u11opa.... ---------- -- пластины крепления опо~ ------ ~- скобы крепления '-...... -_ антенны к мачте горизонтальная опор -... / / несущая траверса пластина креп,1ения антен ны к мачте мачта п.1астина крепления опор к несущей траверсе Рис. 10.20. Элементы конструкции антенны Пластины можно изготовить из дюралюминия, текстолита, фанеры, т. е. любых материалов, обеспечивающих необходимую механическую проч­ ность. Проволока, из которой изготавливаются вибратор и директор , может быть медной, диаметром 1,0-2,0 мм. Еще лучше использовать антенный канатик. Для крепления вибраторов на опорах можно использовать фарфоровые ролики-изоляторы, которые шурупами закрепляются на рейках опор . Вибратор и рефлектор антенны настраиваются шлейфами. поэтому нужно предусмотреть возможность крепления шлейфов на опорах, например так, как показано на рис. 10.21 . .// // короткоJамыкающая перемычка провод вибратора ~----- ролик - изолятор Рис. 10.21 . Конструкция настроечного шлейфа Какой расчет размеров антенны следует рекомендовать? Для расчета длины провода излучателя в книге К. Ротхаммеля предлагается следующая формула: L(м) = 302/J(МГц ). 184
Расчет проведем для 20 канала сетки С, т. е. для частоты 27,200 МГц. Размер L получается равным 11,103 м. Одна сторона квадрата равна L/4, что составляет 2, 776 м. Длина одной опоры вибратора получается равной 1,963 м. Длина траверсы должна составлять О, 2l, что дает размер 2,22 м. Длина провода рефлектора должна быть несколько больше, что обес­ печивается выбором длины шлейфа при настройке. Длину настроечных шлейфов рекомендуется выбрать в пределах О, 7-0,8 м, а расстояние между проводами шлейфов - равным 5-15 см. На рис. 10.22 приведена электрическая схема антенны. Описанная антенна имеет вертикальную поляризацию, ее ожидаемое усиление соста- настросчнь1с u1лсiiфы -~- ~- рефлектор --- кабель 50 нли 75 Ом -~- ----------- -~-ви6раrор Рис. 10.22. Схема электрических соединений вляет 8-11 дБ. Для получения расчетной диаграммы направленности точка питания антенны должна быть расположена на высоте большей или равной половине длины волны (т. е. 5,5 м) от земли. Методика настройки антенны соответствует ранее описанной. Трехэлементная антенна Delta Loop (рис. 10.23) относится к классу направленных, ширина лепестка излучения в горизонтальной плоскости составляет около 70°. Диаграмма имеет вытянутую форму, что дает выигрыш по сравнению со штыревой антенной GP длиной ,J./4 примерно в 10 раз по мощности, т. е. радиостанция мощностью 4 Вт в направлении основного излучения звучит так же громко, как радиостанция с усилителем 40 Вт при работе на обычный штырь. Положительный эффект при работе с дальними станциями еще больше усиливается за счет того, что приемник не воспринимает помехи с боков и сзади антенны. Недостаток этой антенны - невозможность поворачивать ее в направлении разных корреспондентов. Длина провода рамки рефлектора - 11,72 м. Длина ~ровода рамки активного элемента - 11,2 м. Длина провода рамки директора - 10,75 м. Провод можно использовать медный, диаметром 1,5-2 мм. Если антенна предназначена для непродолжительной работы в полевых условиях, годится даже алюминиевый провод. Узел крепления кабеля А можно выполнить, как 185
dt место скрутк леска· поддержка d2 капроновый шнур б мм / / мачта 5 м \ леска- оттяжка --- / Рис . 10.23. Трехэлементная антенна Delta Loop '--._~ ~ ка п ро1ювьп1 шнур / кабель РК-50 Рис. 10.24. Узел крепления А показано на рис . 10.24. Используется пластина из оргстекла или текстолита толщиной 3-5 мм. Отсчет длины провода активного элемента нужно вести от точек ХХ. Расстояния d1 и d2 равны 2 м и 1 м соответственно. Все открытые места соединений необходимо гидроизолировать пластилином . При высоте мачт 5 м скрутка проводников рамок расположена примерно на уровне груди, что несколько низковато. Идеально было бы иметь нижнюю точку на высоте 5 ми более, но это требует более высоких мачт . При мачтах высотой 5 м конструкция легко выполнима в домашних условиях и дает большой эффект по сравнению со штырем. Если установить реле-замыкатели на рефлекторе и директоре (рис . 10.25), то , меняя с помощью шлейфов их размеры , можно переключать направ- 186
/ шлейф +12 в реле 1 реле 2 направление излучения -----~ Рис. 10.25 . Антенна с переключаемой диаграммой направленности ление излучения антенны на 180°. В этом случае размеры рамок директора и рефлектора делают равными 10,75 м, а длина провода шлейфа должна быть равна 1 м. В этом варианте размеры d1 = d2 = 1, 5 м. Можно использовать реле типа РЭС9, РЭС48, РЭС49. Внимание: Никогда не переключайте направление излучения при включенном передатчике - сгорят контакты реле. 10.3.3. Установка и практическое выполнение базовых антенн На плоской крыше, лишенной каких-либо точек креШiения основания мачты и оттяжек, тоже можно довольно просто и надежно установить мачту, пользуясь подручными средствами. Эта, на первый взгляд неразре­ шимая задача, решается с помощью нескольких кусков водопроводной трубы, мотка проволоки и старой автомобильной шины от большого грузовика (лучше на металлическом диске). Два куска трубы скрепляются проволокой крест-накрест, на них сверху кладется тяжелое колесо и nриматывается проволокой к трубам. Эта конструкция является основа­ нием мачты. Мачта устанавливается в центральное отверстие колеса и любым способом прикрепляется к диску и крестовине (лучше всего использовать сварку, но можно и прикрепить проволокой). При достаточно длинных трубах крестовины такое основание обеспечит устойчивость довольно высокой мачты. Как было упомянуто, дальность связи в Си-БР диапазоне зависит, в 187
первую очередь от высоты передающей и приемной антенн. Антенные мачты моr~'т быть изготовлены из стальных труб, алюминиевого профиля , де~янных шестов. Чем больше высота мачты, тем больше ярусов оттяжек следует использовать для ее надежной фиксации. При использовании металлических мачт ярусы оттяжек раснолаrаются через 4-6 м, при деревянных мачтах - через 3-4 м. Расстояние от вершины мачты до верхнего яруса оттяжек должно быть минимальным, допускаемым кон­ струкцией используемой антенны. Число оттяжек в каждом ярусе может быть от 3 до 4, важно только равномерно разместить их по кругу. При установке высоких мачт нагрузки на оттяжки под действием ветра могут быть очень большими, поэтому необходимо тщательно выбирать материал оттяжек и способ их крепления, чтобы избежать падения мачты. Поскольку случаи падения высоких мачт все же ежегодно случаются, следует позаботиться о том, чтобы при падении мачты она не могла задеть линии электропередачи, телефонные линии, упасть на территорию соседей или на прохожих. Лучше заранее принять все предосторожности, они никогда не бывают излишними! Никогда не устанавливайте высокие мачты в ветренную погоду, дождитесь безветренного дня. Все описанные антенны выполняются из антенного капатика. В качестве замены канатика можно использовать жгут из скрученных с помощью дрели эмалированных медных проводов диаметром от 0,3 до О, 7 мм и количеством жил от 5 до 10. В этом случае нужно очень тщательно зачищать от эмали и пропаивать все проводники жгута в местах соединений. Хорошие резуль­ таты можно получить при использовании медного провода диаметром 1,5- 3 мм. В качестве изоляторов лучше всего использовать орешковые, но годятся и обычные фарфоровые для электропроводки, если принять меры от перерезания канатика на острых гранях. Использование проволочных оттяжек может существенно влиять па характеристики антенны, если их размеры оказываются резонирующими на рабочих частотах. Для исключения влияния проволочных оттяжек их необходимо разрывать изоляторами на части длиной 1,5-2 м . Применение оттяжек из прочного капронового шнура исключает влияние на характери­ стики антенны, но нужно позаботиться о том, чтобы шнур не мог перетереться или перерезаться об острые кромки конструкций при раскачи­ вании мачты. Узлы креплений капронового шнура необходимо страховать от сползания и развязывания путем их оплавления. Для обеспечения грозозащиты антенн мачты и антенны должны быть надежно заземлены по постоянному току. Если используется деревянная мачта, она, для уменьшения потерь излучаемой мощности, должна быть хорошо просушена и защищена от влаги несколькими слоями масляной краски. В этом случае заземление антенны может обеспечиваться соедине­ нием с "землей" оплетки кабеля. Использование в качестве мачт деревьев не очень эффективно. т. к . зеленое дерево может вносить значительные потери. Общее правило при установке антенн: все предметы, имеющие протяженность более 1 м и не являющиеся хорошими изоляторами, должны быть удалены от антенны не менее чем на длину волны, т. е. 11 м. Элементы аитенн, находящиеся Г ')Д высокочастотным н .uряжением, 188
должны располагаться таким образом, чтобы исключалась возможность их случайного касания людьми. Это требование связано с тем, что, даже при работе с разрешенной мощностью 10 Вт, напряжения на концах резонирую­ щих элементов антенн могут достигать сотен вольт, способных вызвать ожоги. В случаях, когда не удается поднять элементы антенны выше 3 м от поверхности земли или крыши, необходимо установить ограждение и предупреждающие надписи "Осторожно! Антенна находится под высоким напряжением!", т. е. принять все меры, исключающие случайное поражение людей. 10.4. АВТОМОБИЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Установ ка антенны на автомобиле имеет ряд особенностей и от ее правильности сильно зависит дальность связи. Уровень помех от системы зажигания двигателя серьезно влияет на чувствительность станции, поэтому желательно располагать антенну как можно дальше от двигателя, а питание станции осуществлять через фильтр или непосредственно от аккумулятор­ ной батареи. Добейтесь того, чтобы уровень шума приемника при отключенной антенне не изменялся после включения двигателя. Это будет означать, что по цепям питания не проникает помех. В большинстве современных автомобильных станций используются фильтры по питанию и они не требуют дополнительной фильтрации. В этом случае по.цключать станцию к бортсети автомобиля можно в любой удобной точке. Постарай­ тесь провод к корпусу автомобиля не делать особенно длинным и тонким. К автомобильной антенне предъявляются настолько жесткие требования по механическим, электрическим, эстетическим и эксплуатационным пара­ метрам, что подавляющее большинство автомобилистов используют антенны промышленного изготовления. Рынок предоставляет широкий выбор антенн, различных по цене и внешнему виду. Все типы авто­ мобильных антенн относятся к классу антенн "Ground plane", роль заземляющей поверхности которой (противовеса) выполняет металличе­ ский кузов автомобиля. При установке на кузов из диэлектрика эти антенны утрачивают свои функциональные характеристики. Проблема может быть решена с помощью металлического листа или металлической сетки, расстилаемых на крыше кузова, но существуют и фирменные рекомендации. Для автомобилей с пластмассовым кузовом, пластиковых катеров и мотоциклов разработаны специальные антенны типа "вертикальный по­ луволновый вибратор", оба плеча которого укорочены согласующими индуктивностями (рис. 10.26). Следует иметь в виду, что наилучшие результаты по дальности связи дает полноразмерная антенна длиной J../4 (2,75 м). Однако антенна такой длины задевает за ветки деревьев, арки, въездные ворота и т. п., поэтому изготовители антенн используют различные методы их укорочения (согласующая индуктивность в основании штыря, в середине штыря или распределенная по всей длине антенны (рис. 10.27, 10.28). Это позволяет сократить длину антенны без катастрофического ухудшения характеристик. Но и для укороченных антенн справедливо общее правило: более длинные антенны обычно эффективнее. Во всяком случае, не рассчитывайте на 189
1 2 з Рис. 10.26. Автомобильные Си-Би антенны: 1 - MIDLAND 18-2983 (диапазон 26,5-27,5 МГц, длина 1,1 м); 2 - BLACK MAGIC (диапазон 26,5-27,5, длина 1,22 м); З - MIDLAND 18-400 (диапазон 26-30 МГц, длина 1 м). хорошие результаты при использовании антенн длиной менее 1,2 м, какой бы сложной ни была их конструкция и что бы там ни писали в рекламных проспектах. Металлические и пластиковые (фиберглассовый или уrлепластиковый штырь с медным проводником внутри) антенны работают одинаково эффективно. Антенны на магнитном основании, широко представленные на рынке, имеют то преимущество, что легко убираются внутрь машины на стоянке, что предохраняет их от похищения, а сила магнита обеспечивает надежное крепление при любой скорости. Относительно длины этих антенн справедлива прежняя рекомендация. Вместе с тем, их эффективность при прочих равных условиях несколько снижена, поскольку связь экрана подводящего кабеля с кузовом-противовесом осуществляется через элект­ рическую емкость основания на кузов, а не за счет непосредственного гальванического контакта. Для этих антенн изменение длины кабеля абсолютно недопустимо так же, как и для сдвоенных антенн (рис. 10.29, 10.30). 190
1 2 з Рис. 10.27. Варианты крепления автомобильных антенн: 1 - в отверстие кузова; 2 - на кронштейне наружного зеркала; 3 - на магнитной подошве. Автомобильная антенна должна быть настроена в резонанс на средней частоте диапазона. В большинстве случаев, настройка в резонанс дости­ гается регулировкой длины штыря, обеспечивающей минимум КСВ в центре диапазона. Если КСВ больше на верхнем краю диапазона, длину штыря необходимо уменьшить, если на нижнем - увеличить. Антенны, электриче­ ское укорочение которых обеспечивается распределенной по длине индук­ тивностью, настраиваются путем последовательного удаления витков. Устанавливатъ антенну на автомобиле желательно как можно выше: на крыше или, в крайнем случае, на переднем или заднем крыле, бампер с этой точки зрения является наихудшим местом. От места установки антенны зависит ее диаграмма направленности (рис. 10.31). При установке антенны в середине крыши, диаграмма направленности приближается к круговой. Если антенна установлена на правом краю 191
1 2 з 6 7 Рис. 10.28. Варианты размещения согласующей индуктивности: 1, 3, 7 - в основании антенны; 2 - в основании и средней части антенны; 4, 5, 6 - в средней части антенны. крыши, большее усиление она дает в направлении влево от оси автомобиля, если на левом краю, то вправо. На крупногабаритных грузовиках и фургонах часто используются системы из двух антенн, соединяемых сфазированным У-образным кабелем (рис. 10.29). Из теории антенн известно, что два одинаковых вибратора, размещенных на расстоянии полволны (5,5 м) друг от друга, дают диаграмму направленности в форме восьмерки . При этом в направлениях линии размещения антенн наблюдается резкий минимум, а в перпендику­ лярных направлениях наблюдается усиление на 3 дБ. Если разместить эти антенны на расстоянии, равном четверти длины волны (2,75 м) друг от друга, что соответствует максимальной ширине автомобиля (например, на зеркалах заднего вида грузовика или на крыше фургона), то эффект сложения сигналов существенно ослабляется, в результате чего такие двойные антенны работают не намного лучше идеально установленных одинарных (рис. 10.32). Вместе с тем, применение сдвоенных антенн ослабляет затенение, создаваемое высоким и широким кузовом грузовика, 192
Рис. 10.29. Сдвоенная автомобильная антенна благодаря чему несколько улучшается диаграмма направленности в направлении маршрута движения. Кабели, соединяющие двойные антенны с радиостанцией, обеспечивают согласование и фазировку антенн. Поэтому изменение их длины и волнового сопротивления недопустимо. Виды крепления антенн можно разделить на 3 основные группы: крепление в отверстии кузова; крепление кронштейнами, устанавливаемы­ ми на водосливной бортик крыши, багажник или зеркало; магнитные подошвы. Промышленностью выпускается широкий ассортимент аксессуа­ ров и принадлежностей, включающих разнообразные скобы, зажимы и фиксаторы (рис. 10.33). Однако, при любых способах установки необходимо обеспечить надежный контакт антенны с кузовом, отсутствие ненадежных контактов при заделке коаксиального кабеля в разъемах (в том числе в разъемах и подпружиненных контактах салазок при съемном монтаже трансивера). Вот почему, при установке антенны в отверстии кузова необходимо зачищать краску в окрестности монтажного отверстия, а при монтаже антенны на кронштейне, фиксируемом на водосливном бортике 193
f 2 2 ____,J ' 1 f 3 4 4 Рис. 10.30. Подключение сдвоенных автомобильных антенн: 1 - к разъему S0-239; 2 - к разъему RL-259; 3 - коаксиальный кабель (RG 59/U) к антенне; 4 - коаксиальный кабель (RG 59 /U) ко второй антеш1е Рис. 10.31. Размещение антенн на автомобиле и их диаграммы направленности (точками обозначены места установки антенн) 194
( 11 •1 1 1 1 1 1 • ) Рис. 10.32. Размещение сдвоенных антенн и их диаграммы (точками обозначены места установки антенн) ~ 2 ,&1~-ТJ.." з Рис. 10.33 . Аксессуары для установки автомобильных антенн: 1 - магнитные подошвы; 2 - зажимы для багажника; 3 - зажимы для кронштейна наружного зеркала; 4 - крепеж для отверстий в кузове; 5 - скобы для водостока крыщи автомобиля нужно обеспечить хорошее электрическое соединение кронштейна с кузовом, зачищая краску или просверлив отверстие в водосливном бортике. 195
10.5. АНТЕННЫ ПОРТАТИВНЫХ РАДИОСТАНЦИЙ Антенны портативных радиостанций имеют, как правило, минимальные размеры. Это делает радиостанцию компактной и удобной в эксплуатации. Однако, ограничение геометрической длины таких антенн приводит к существенным потерям их эффективности по сравнению с полноразмерным четвертьволновым штырем и, естественно, требует хорошего согласования антенны с трансивером . Кроме того, в отличие от автомобильных антенн и , тем более, антенн базовых радиостанций, "землей" которых является металлический кузов автомобиля, мачта или противовесы, антенны портативных радиостанций не имеют полноценного заземления. Фактиче­ ски роль "земли" у этих антенн выполняет тело пользователя, которое характеризуется некоторыми значениями емкостного и активного сопроти­ влений. Качество подобной "земли" существенно отражается на дальности радиосвязи. Так, если радиостанция находится не в руках пользователя, а расположена на поверхности стола, дальность существенно сокращается. В таких случаях желательно иметь подобие противовеса, хотя бы в виде куска провода. Существенное значение также имеет конструкция корпуса. Материалом корпусов современных портативных радиостанций является диэлектрик - ударопрочная пластмасса. Гальванический контакт между радиостанцией и ее пользователем достигается благодаря наличию на задней стенке корпуса металлической скобы для ношения аппарата на ремне, когда скоба соединена с "землей" радиосхемы . Согласование антенны с портативной радиостанцией обеспечивается уже описанными выше методами. Наиболее типичными конструктивными вариантами согласования входящих в стандартный комплект поставки антенн являются распределенная по длине индуктивность или индуктив­ ность в основании антенны. Подобные антенны обеспечивают уверенную радиосвязь на расстоянии 1,0-1,5 км. Для увеличения дальности радиосвязи используют специальные удлиненные антенны, размер которых доходит до одного метра и более, чем достигается также прирост уровня принимаемого сигнала на 1-2 балла. 10.6. КОАКСИАЛЬНЬIЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ АППАРАТУРЫ РАДИОСВЯЗИ Коаксиальный кабель, изобретенный в начале столетия для прокладки трансатлантической подводной телеграфной линии связи, был модифици­ рован в начале тридцатых годов для использования в области радио. В настоящее время ассортимент выпускаемого кабеля насчитывает сотни различных марок. В любительской радиосвязи используется, как правило, кабель, обла­ дающий волновым сопротивлением 50 Ом. Современный кабель средней жесткости состоит из центрального медного проводника, окруженного слоем диэлектрика, внешняя поверхность которого покрыта медной 196
оплеткой (вторым проводником) и защитной оболочкой из пластика, защищающей кабель от воздействия окружающей среды. В большинстве типов кабеля в качестве диэлектрика используется полиэтилен, а в качестве внешней оболочки - поливинилхлорид (рис. 10.34). Кабель обладает обычно Диэлектрик Оболочк\ / iiiiiiiiiiiiiiJ (~ --- Центральная жила \кран Рис. 10.34. Конструкция коаксиального кабеля достаточной гибкостью, однако его перегибы под острыми углами (при радиусе кривизны изгиба менее 15-кратного радиуса кабеля) способны приводить, с течением времени, к усталостным изменениям центральной жилы, ее постепенному проникновению через слой диэлектрика и короткому замыканию с оплеткой. Не рекомендуется также свободное подвешивание больших участков кабеля, провисающего под собственным весом. Хотя оболочка кабеля защищает его от воздействия влаги окружающей среды, на практике целостность оболочки не может быть проконтролиро­ вана с абсолютной надежностью. Мельчайшие повреждения поверхности приводят к капиллярному прониканию влаги внутрь кабеля и к потере его электрических характеристик. Поэтому радиолюбителям следует избегать прокладки кабеля как под водой, так и под землей, тогда как пребывание кабеля под дождем вполне допустимо. Наиболее сла'бым местом кабеля, подверженного воздействию влаги, являются его концы или точки соедине­ ния, в том числе разъемы. Капиллярное проникание влаги приводит к окислению и постепенному разрушению оплетки и центральной жилы. Для герметизации стыков кабеля используются как специальные герметики (например Соах Seal), так и обычный пластилин. Существуют также влагозащищенные (но не водостойкие) коаксиальные разъемы UG-21/U, которые могут быть использованы вместо популярных, но не защищенных от влаги разъемов PL-259 и S0-239. Следует отметить, что паяные соединения отрезков кабеля обладают измененным волновым сопротивлением и являются источником отражен­ ных волн. Поэтому разъемные соединения (PL-259 - PL-258 - PL-259) выглядят предпочтительнее. Для спецификации коаксиального кабеля используется система кодов и/или обозначений стандартов оборонной промышленности. Марки кабеля, удовлетворяющие требованиям американской военной промышленности (стандарт (MIL-C -17D), маркируются аббревиатурой "RG" (означающей Radio Guide, т. е. "волновод"), за которой указывается числовой код, и далее, возможно, символ "U" ("Utility" - для прикладных задач). Перечень наиболее известных типов кабеля приведен в таблицах 10.6 и 10.9, в том 197
числе широко распространенный RG-8/U и более современный кабель RG-213/U, разработанный в соответствии с современными требованиями стандартов NATO (волновое сопротивление 50 Ом). Несколько большими потерями характеризуется семейство кабелей RG-58/ U (волновое сопроти­ вление 50 Ом или 53 ,5 Ом) , выпускаемых с различными типами оплетки и наружной оболочки. Наибольшими потерями вплоть до 1 ГГц характери­ зуется подсемейство модели RG-8/U, обладающее волновым сопротивле­ нием 50 Ом (''Duobond", 9913, CQ 1001, CQ 1002). Для прокладки под землей может быть рекомендована марка кабеля "Bury-8", а для подключения к вращающимся элементам антенн - сверхгибкий кабель "Flexi-4XL". Важным компонентом кабеля является материал его оболочки . Обо­ л очка большинства моделей кабеля изготовлена из черного поливинилхло­ рида, обеспечивает срок службы кабеля 5 лет и маркируется Class 1. Более дорогой материал, также относящийся к ПВХ, обеспечивает долговечность не менее 10-15 лет, защиту от ультрафиолетового излучения и маркируется Class ПА . Маркировка оболочки Class IX означает высокую устойчивость к воздействию окружающей среды, химическую инертность и термостойкость до 200 градусов (материал оболочки - разновидность тефлона). В качестве диэлектрика в различных моделях кабеля используется пенополиэтилен (Foamed РЕ) или вспененный полиэтилен (Air РЕ), обеспечивающий улучшенную влагозащищенность. Таблица 10.8 Коаксиалыtые кабели, выпускаемые отечественной nроМL1ШЛенностью Марка кабеля Внутренняя Волновое со- Затух ание , д Б/м на частоте Диаметр D, жила противление 10 МГц 100 МГц мм W,Ом РК-50-2-11 (РК-119) Одпопрово - 50±2 0,05 0, 18 4,0±0,3 лочпая РК-50-2-13 (РК-19) 11 50±2 0,05 0,18 4,0±0,3 РК-50-3-11 (РК-159) 11 50±2 0,04 О, 13 5,3±0,3 РК-50-3-13 (РК-55) tt 50±2 0,03 0,13 5,0±0,3 РК-50-4-11 (РК-129) 11 50±2 0,03 0, 10 9,6±0,6 РК-50-4-13 (РК-29) 11 50±2 0,03 0,10 9,6±0,6 РК-50 -7-11 (РК-147) Многопрово- 50±2 0,02 0,08 10,3±0,6 лочная РК-50-7 - 15 (РК-47) 11 50±2 0,02 0,08 10,3±0,6 РК-50-7-12 (РК-128) 11 50±2 0,02 0,09 11 ,2±0,7 РК-50-7- 16 (РК-28) " 50±2 0,02 0,09 11 ,2±0,7 РК-50-11-11 (РК- 148) 11 50±2 0,018 0,06 14,0±0,8 РК-50-11 - 13 (РК-48) " 50±2 0,018 0,06 14,0±0,8 РК-75-4-11 (РК-101) Однопрово- 75±3 0,032 0,10 7,3 ±0,4 лочная РК-75-4-15 (РК- 1) " 75± 3 0,032 0,10 7,3 ±0,4 Пр им е ча н и е: Таблица содержит данные, привод имые заводами-изготовителями. Для оценки затухания на частоте 27 МГц может быть использована линейная интерполяция или способ , приведенный в разделе 10.2. 198
ТабJ1ица 10.9 Коаксиадьные кабеJ1и, выпускаемые за рубежом Марка Волновое Коэффи- Затухание, дБ, Материал Тип Наружный кабеля сопроти- циент уко- 100 м кабеля диэлек- оболочки диаметр, вление, Ом рачения при 100 МГц три ка мм (дюйм) RG-8 52 0,66 7,2 РЕ 1 10,3 (0,405) RG-8 50 0,78 5,9 Foam 1 10,3 (0,405) Туре РЕ RG-8A 52 0,66 12, 13 РЕ IIA 10,3 (0,405) RG-8X 52 0,78 12,13 Foam 1 6,5 (0,242) RG-8M РЕ Flex 50 0,84 4,26 AIR IIA4 10,3 (0,405) 4XL РЕ Belden 50 0,84 4,26 AIR 1 I0,3 (0,405) 9913 РЕ BURY-8 50 0,78 12, 13 Foam IIIA 10,3 (0,405) RG-213 50 0,66 7,2 РЕ IIA 10,3 (0,405) RG-58 53,5 0,66 16,07 РЕ 1 4,95 (0,195) RG-58A 50 0,66 16,07 РЕ 1 4,95 (0,195) 0,78 14,75 Foam RG-59 73 0,66 11,15 РЕ 1 6,5 (0,242) RG-59B 75 0,66 11, 15 РЕ 1 6,5 (0,242) Туре 80 0,78 9,51 Foam 1 6, 15 (О,242) 10.7. ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ Двусто'ронний радиообмен требует тщательной настройки антенно­ фидерной системы, обеспечивающей ее согласование с выходными каскада­ ми трансивера. Настроечным элементом антенн является их электрическая длина, для изменения которой регулируется геометрическая длина излуча­ теля, либо параметры согласующей индуктивности. Для контроля этой процедуры используются разнообразные измерительные приборы, реги­ стрирующие коэффициент стоячей волны антенно-фидерной системы (КСВ, SWR - staпding wave ratio), мощность сигнала, излучаемого трансивером, напряженность электрического поля. Наряду с перечисленными устройства­ ми в радиолюбительской практике находят широкое применение нагрузки­ эквиваленты, устройства измерения девиации частоты или глубины ампли­ тудной модуляции, частотомеры, устройства согласования, антенные усилители и коммутаторы, фильтры внеполосных излучений и др. Простейшие измерители КСВ представляют собой компактный одно­ шкальный прибор со стрелочн'ым индикатором, применяемый как при установке базовых и автомобильных радиостанций, так и для профилакти­ ческого контроля состояния их антенно-фидерных систем. Абсолютная точность измерений подобных изделий довольно низка (погрешность не менее 15-25 %), однако ее вполне достаточно для настройки антенны, обеспечивающей минимальный уровень КСВ. Для более точной настройки 199
используют приборы более высокого класса точности (и стоимости). Как правило, они дополнительно обеспечивают регистрацию мощности выход­ ного сигнала трансивера в диапазоне до 100 Вт и более при погрешности измерения КСВ в пределах 10 %. Чрезвычайно полезной функцией является регистрация уровня напря­ женности поля излучения антенны, поскольку именно эта величина, в конечном счете, влияет на дальность радиосвязи и качество радиосигнала. Следует отметить, что отклонения КСВ от идеального значения (КСВ = 1,0) сравнительно слабо влияют па "отдачу" излучателя. Указанные потери мощности на слух Таблица 10.1а практически неощутимы. Однако, рас- Влияние К СВ на излучаемую мощность согласование антенны существенно влияет на режим работы трансивера и/или антенно-согласующих устройств. Вот почему, тщательная настройка ан­ тенны и контроль ее состояния - обязательный ритуал, соблюдение ко­ торого способно уберечь владельцев аппаратуры персональной радиосвязи КСВ Относительная мощность излучения, % 1,0 100 % 1,5 96% 2,0 89% 3,0 75% от дорогостоящего ремонта. Наиболее предусмотрительные пользователи придерживаются постоян­ ного включения контрольно-измерительной аппаратуры в антенно-фидер­ ный тракт трансивера, что позволяет избежать последствий различного рода неприятных сюрпризов, которыми столь богата окружающая жизнь (снятие антенны "радиолюбителями" трофеев, повреждения кабеля при ремонте крыши и сбрасывании снега, падение мачты из-за ветра и обледенения - всего не перечислить). При этом открывается возможность подстройки антенно-фидерной системы с помощью антенно-согласующих устройств непосредственно с рабочего места оператора радиостанции (компенсация дрейфа КСВ, обусловленного метеоусловиями или изменением диапазона частот радиосвязи). Менее обязательны для повседневной практики, однако чрезвычайно удобны для обладателей аппаратуры, работающей в различных частотных стандартах (например, "российском" и "международном"), компактные частотомеры, включаемые последовательно с антенной и позволяющие фиксировать с точностью до сотен герц частоту выходного сигнала трансивера. Применение антенных предусилителей (усилителей принимаемого сиг­ нала) может быть рекомендовано в удаленных районах, где дальность радиосвязи определяется преимущественно затуханием передаваемого радиосигнала. В крупных городах и индустриальных районах дальность радиосвязи ограничивается преимущественчо промышленными и бытовыми радиопомехами, в том числе, внеполосным: излучением других корреспон­ дентов, работающих в эфире. В этих условиях антенные предусилители сравнительно малоэффективны, поскольку, пропорционально усиливая как сигнал, так и шум, они не обеспечивают заметного улучшения радиосвязи. 200
10.8. ПОМЕХИ ТЕЛЕВИДЕНИЮ Помехи, создаваемые Си-Би станциями приему телевидения, как с ними бороться. Си-Би радиостанции, работаюЩие в диапазоне 27 МГц, могут создавать помехи как другим службам связи, так и теле- и радиовещанию в диапазоне УКВ Наибольшие нарекания обычно вызывают помехи от Си-Би станций приему телевидения. Некоторые пользователи, чтобы не портить отношения с соседями, вынуждены отказываться от проведения связей во время передачи любимых соседями телесериалов. Что является причиной этих помех? Сигнал передатчика, работающего на частоте близкой к 27 МГц, содержит гармонические составляющие (связанные с искажениями колебаний несущей частоты). Вторая гармоника имеет удвоенную частоту и близка по частоте к 54 МГц, т. е. попадает в полосу первого канала телевидения, третья гармоника примерно равна 81 МГц, т. е. поражает третий телевизионный канал, четвертая гармоника - 108 МГц, попадает в диапазоне FM радиовещания. Более высокие гармоники в сигнале передатчика обычно уже настолько ослаблены, что помех не вызывают. Кроме гармонических составляющих в сигнале передатчика могут при­ сутствовать также побочные частоты, вырабатываемые синтезатором, но они имеют весьма малую амплитуду и частоту, близкую к частоте несущей, так что, в худшем случае, могут помешать только близким соседям, работающим в соседних каналах Си-Би диапазона, и о них мы сейчас говорить не будем. Максимальная разрешенная мощность передатчика Си-Би радиостанции, равная 1О Вт, и требования к допустимым внеполосным излучениям были выбраны с учетом гарантированного отсутствия помех телевидению и радиовещанию. Однако большинство пользователей гражданского дшшазона для увеличения дальности связи используют усилители мощности или форсируют выходные каскады своих радиостанций с обычного уровня 4 Вт до 10 Вт и более (как кому удастся)". При изменении режимов выходных каскадов внеполосное излучение передатчика может сильно возрасти, пре­ вышая допустимые нормы, а усилители, особенно самодельные, могут иметь непредсказуемый уровень гармоник. Очевидным способом ослабления гармоник передатчика является приме­ нение фильтров нижних частот, пропускающих без ослабления частоты ниже 30 МГц, но сильно ослабляющих все частоты выше 40 МГц. Примером такого фильтра промышленного изготовления может служить фильтр нижних частот модели УА-! фирмы Bencher (США), имеющийся в продаже в большинстве магазинов, торгующих Си-Би техникой. Он имеет следующие характеристики: полоса прозрачности - от 1,8 до 29,7 МГц, потери в полосе прозрачности - менее 0,2 дБ, КСВ в полосе прозрачности - не хуже 1,2, ослабление на частоте 54 МГц - не менее 80 дБ. Те из наших читателей, кто хочет сберечь 30 долларов для покупки более важных вещей, могут изготовить подобный фильтр самостоятельно, это не очень сложно. Наиболее простой и эффективный фильтр нижних частот показан на рис. 10.35 . 201
L L L Рис 10 35. Полуволновый фильтр нижних частот Особенностью этого фильтра является то, что он не трансформирует сопротивление, подключенное ко входу. Это означает, что если фильтр подключить к передатчику, рассчитанному на нагрузку 50 Ом, то к выходу фильтра следует подключать нагрузку с таким же сопротивлением. В этом проявляется сходство этого фильтра с отрезком линии передачи длиной в половину длины волны . Именно поэтому такой фильтр называют полуволно­ вым фильтром нижних частот. Расчет элементов полуволнового фильтра очень прост: L = R/27rf, Cl = 1/27rfR, С2 = 2Cl, где f - частота среза фильтра. Для нашего случая Rвх= Rвых= 50 Ом, f=ЗО МГц, L=0,26 мкГп, Cl = 100 пФ, С2=200пФ. Количество звеньев фильтра выбирается, исходя из требуемого ослабления в полосе запирания. На рис. 10.35 показан трехзвенный фильтр, но, добавляя дополнительные катушки L и конденсаторы С2, можно набрать любое количество звеньев . Теоретически трехзвенный ФНЧ должен иметь ослабле­ ние 52,7 дБ на частоте, равной удвоенной частоте среза. Практические значения ослабления получаются несколько меньшими из-за неидеальной экранировки Впрочем, слишком много звеньев (более 5-7) использовать не следует, т. к. при этом возрастут потери в полосе прозрачности. Рекомендуется ограничиться таким числом звеньев, при котором исчезают помехи телевидению. Эффективность работы фильтра зависит от его конструктивного выполне­ ния. Необходимо поместить элементы фильтра в металлический корпус, лучше всего фрезерованный латунный или спаянный из медного листа (вполне приемлемые результаты получаются, если корпус спаять из двусторонне фольгированного стеклотекстолита). Между звеньями фильтра нужно сделать перегородки, хорошо припаяв их к стенкам корпуса. Катушки лучше всего соединять между собой через проходные конденсаторы, установленные на перегородках (но можно и через выходные изоляторы любого типа), корпуса входных и выходных разъемов нужно хорошо соединить с корпусом. Даже при использовании очень хорошего фильтра помехи телевизорам могут сохраня­ ться, если, например, плохо заделаны разъемы кабеля, соединяющего передатчик с фильтром. В антенный тракт фильтр гармоник следует включать после измерителей мощности и КСВ, т. к. они сами являются источниками гармоник. После фильтра перед антенным кабелем могут быть только согласующие устройства и переключатели. В качест